KR101291680B1 - 수력 발전장치 - Google Patents

수력 발전장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101291680B1
KR101291680B1 KR1020110080423A KR20110080423A KR101291680B1 KR 101291680 B1 KR101291680 B1 KR 101291680B1 KR 1020110080423 A KR1020110080423 A KR 1020110080423A KR 20110080423 A KR20110080423 A KR 20110080423A KR 101291680 B1 KR101291680 B1 KR 101291680B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fluid
rotating
unit
rotating part
injection
Prior art date
Application number
KR1020110080423A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130017785A (ko
Inventor
신선우
김주형
Original Assignee
김주형
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김주형 filed Critical 김주형
Priority to KR1020110080423A priority Critical patent/KR101291680B1/ko
Publication of KR20130017785A publication Critical patent/KR20130017785A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101291680B1 publication Critical patent/KR101291680B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/08—Machine or engine aggregates in dams or the like; Conduits therefor, e.g. diffusors
    • F03B13/083—The generator rotor being mounted as turbine rotor rim
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B1/00—Engines of impulse type, i.e. turbines with jets of high-velocity liquid impinging on blades or like rotors, e.g. Pelton wheels; Parts or details peculiar thereto
    • F03B1/04—Nozzles; Nozzle-carrying members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • F03B17/061—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially in flow direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/12—Blades; Blade-carrying rotors
    • F03B3/121—Blades, their form or construction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2220/00—Application
    • F05B2220/30—Application in turbines
    • F05B2220/32—Application in turbines in water turbines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

유체 이송 경로에 설치되는 회전부와 분사부의 위치 및 형상을 개선하여 유체 이송 경로의 정압과 동압을 모두 사용함으로서 보다 많은 에너지를 변환시켜 발전효율을 증대시킬 수 있는 수력 발전장치를 제공한다. 본 발명의 실시예에 따른 수력 발전장치는 유체 이송 경로로 이송되는 유체로부터 회전력을 전달받아 회전되는 복수의 날개들이 원주방향을 따라 형성되며, 유체 이송 경로에서 대기압 환경에 노출되는 회전부, 유체 이송 경로와 회전부의 사이에 배치되며, 회전부의 날개에 복수로 분사되는 유체를 통해 회전부를 회전시키는 분사부, 회전부에 축결합으로 연결되며, 회전부의 회전에 따라 발전하는 발전부, 회전부의 하부에 결합되어 회전부로 분사된 유체를 저장하며, 저장된 유체를 수조부로 배출하는 저장부를 포함하고, 회전부는 중력방향에 직교하는 수평방향으로 배치되며, 회전부의 날개들은 분사부로부터 분사된 유체가 회전부의 날개들에 분사되는 접촉면의 상측 기울기를 접촉면의 하측 기울기보다 더 크게 형성한다.

Description

수력 발전장치{HYDRAULIC POWER GENERATION APPARATUS}
본 발명은 상수도관과 같은 수로의 유체 흐름을 이용하여 발전효율을 개선할 수 있는 수력 발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 수력을 이용하여 발전하는 수차 발전기는 소수력 발전에 사용된다. 수차 발전기는 상수도관이나 물이 흐르는 경로상에 설치되며, 수도관내에 설치되는 경우 수차부가 물에 잠긴 상태에서 물이 통과하면서 수차를 회전시키고, 수차의 회전에 의해 전력이 생산되는 구조를 갖는다. 이와 같은 수력 발전장치의 예를 들면, 한국등록실용 20-0424629호(배수지의 낙차를 이용한 수력 발전장치)에 기재되어 있다. 한국등록실용 20-0424629호의 수력 발전장치는 고지대의 배수지에서 도심으로 떨어지는 낙차에너지를 이용하여 이를 전기에너지로 변환하는 수력 발전장치이다.
이러한 수차발전기는 수로에서 수차부의 장착위치를 기준으로 전(前)부와 후(後)부의 압력이 동일하기 때문에 수차부의 발전효율을 증대시키는데 한계가 있다. 또한, 수차발전기를 상수도관내에 설치하는 경우 상수도관의 유속에만 의존하기 때문에 수력 발전에는 많은 제약이 있다.
유체 이송 경로에 설치되는 회전부와 분사부의 위치 및 형상을 개선하여 유체 이송 경로의 정압과 동압을 모두 사용함으로서 보다 많은 에너지를 변환시켜 발전효율을 증대시킬 수 있는 수력 발전장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 수력 발전장치는 유체 이송 경로로 이송되는 유체로부터 회전력을 전달받아 회전되는 복수의 날개들이 원주방향을 따라 형성되며, 유체 이송 경로에서 대기압 환경에 노출되는 회전부, 유체 이송 경로와 회전부의 사이에 배치되며, 회전부의 날개에 복수로 분사되는 유체를 통해 회전부를 회전시키는 분사부, 회전부에 축결합으로 연결되며, 회전부의 회전에 따라 발전하는 발전부, 회전부의 하부에 결합되어 회전부로 분사된 유체를 저장하며, 저장된 유체를 수조부로 배출하는 저장부를 포함하고, 회전부는 중력방향에 직교하는 수평방향으로 배치되며, 회전부의 날개들은 분사부로부터 분사된 유체가 회전부의 날개들에 분사되는 접촉면의 상측 기울기를 접촉면의 하측 기울기보다 더 크게 형성한다.
회전부는 원주를 따라 테두리부를 갖는 원판 형상으로 형성되며, 복수의 날개들은 테두리부의 내측에서 서로 대향되도록 형성되고, 회전부는 중력방향에 직교하는 수평방향으로 배치되어 회전하며, 회전부의 날개들은 분사부로부터 분사된 유체가 회전부의 날개들에 부딪힌 상태에서 중력에 의해 수조로 자유낙하하도록 형성될 수 있다.
회전부에는 분사부로부터 분사된 유체가 접촉하는 부분에 탄성재질의 보호층을 형성한다. 회전부의 테두리부에는 관성부가 결합되고, 회전부에는 분사부의 상측에 대응되는 부분에 공기 유동홀이 형성되며, 저장부 상측에 결합되어 회전부를 커버하며, 일측에 공기구멍을 갖는 커버부를 더 포함할 수 있다.
분사부는 유체 이송 경로의 단부에 결합되며, 유체 이송 경로의 단부로부터 복수의 방향으로 분기되어 회전부의 날개에 각각 근접되는 복수의 유체 공급홀을 갖는 분할결합구조의 케이스, 복수의 유체 공급홀에 각각 결합되어 유체를 분사하는 복수의 노즐부, 및 복수의 유체 공급홀과 복수의 노즐부 사이에 개재되는 실링을 포함할 수 있다.
복수의 노즐부는 분사되는 유체가 수조의 수위면과 수평한 방향으로 날개의 접촉면을 향해 분사되도록 형성되며, 복수의 노즐부 중 4개 내지 8개의 노즐부들이 등간격으로 배치될 수 있다.
날개의 접촉면은 노즐부의 유체 분사방향과 경사진 형상을 가지고, 날개의 접촉면은 상측이 노즐부에 가깝게 형성되고, 하측이 노즐부로부터 멀어지는 형상을 가지며, 수직한 면을 기준으로 날개의 접촉면이 기울어진 각도는 30도 내지 45도로 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 수력 발전장치는 유체 이송 경로에서 대기압 환경에 노출되는 부분에 회전부를 설치하여 유체 이송 경로에서 형성될 수 있는 정압과 동압을 모두 이용할 수 있으므로 회전부를 구동하기 위한 동력효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 회전부가 유체에 잠기지 않고 공기중에 노출된 상태를 유지하기 때문에 회전부가 유체에 잠긴 상태보다 상대적으로 회전 저항을 적게받아 동력손실을 저감할 수 있다.
또한, 회전부는 중력방향에 직교하는 수평방향으로 배치되어 회전하기 때문에 유체가 회전부의 날개에 부딪힌 상태에서 중력에 의해 수조로 자유낙하시 서로 간섭되는 현상을 최소화할 수 있다.
또한, 회전부에는 유체가 분사되는 마찰부에 탄성재질의 보호층이 형성되어 소음을 저감시킬 수 있으며, 내구성을 향상시켜 수명을 연장할 수 있고, 회전부의 테두리부에는 관성부(16)가 결합되어 관성효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 회전부에는 분사부의 상측에 대응되는 부분에 공기 유동홀이 형성되어 공기 흐름을 안내할 수 있으며, 회전부를 커버하는 커버부에도 공기구멍을 갖게하여 항시 대기압상태를 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 분사부는 단품으로 교체가능하도록 분할구조의 케이스에 결합될 수있고, 분할결합구조의 케이스와 복수의 노즐부 결합구조로 유지보수가 용이한 효과가 있다.
또한, 노즐부로부터 분사되는 유체가 수조의 수위면에 수평한 방향으로 날개의 접촉면을 향해 분사되고, 날개의 접촉면은 노즐부의 유체 분사방향과 설정된 각도로 경사지게 형성함으로써 유체의 분사압력이 회전부의 회전동력으로 전달됨에 있어서 동력손실을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수력 발전장치의 구성 및 결합관계를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 선 Ⅱ-Ⅱ에 따른 단면도이다.
도 3은 분사부와 회전부 주변의 유체 이송경로를 도시한 도면이다.
도 4는 4개의 노즐부가 장착된 분사부를 도시한 도면이다.
도 5는 6개의 노즐부가 장착된 분사부를 도시한 도면이다.
도 6은 8개의 노즐부가 장착된 분사부를 도시한 도면이다.
도 7은 실링이 결합된 노즐부가 장착된 분사부를 도시한 도면이다.
도 8은 분할구조의 분사부를 도시한 부분 단면도이다.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수력 발전장치의 구성 및 결합관계를 도시한 도면으로, 유체 이송 경로(100)인 상수도관의 단부에 분사부(20)가 결합되고, 분사부(20)를 감싸도록 회전부(10)가 결합되며, 회전부(10) 상측에 결합되는 발전부(30)와 회전부(10) 하부에 결합되는 저장부(40)의 결합관계를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수력 발전장치는 회전부(10), 분사부(20), 발전부(30), 저장부(40)를 포함한다.
회전부(10)는 유체 이송 경로(100)로 이송되는 유체로부터 회전력을 전달받아 회전되며, 복수의 날개(12)들이 원주방향을 따라 형성된다. 회전부(10)는 유체 이송 경로(100)에서 대기압 환경에 노출되는 부분에 형성된다. 즉, 회전부(10)는 본 발명의 실시예에서와 같이 상수도관과 같은 수로로 이루어진 유체 이송 경로(100)의 끝부분에 설치되어 회전부(10)의 날개(12)들이 유체에 일부 또는 전부 잠기는 것을 배제하고 대기압 환경에 노출되도록 한다.
분사부(20)는 유체 이송 경로(100)와 회전부(10)의 사이에 배치된다. 분사부(20)는 유체 이송 경로(100)를 통해 이송되는 유체가 회전부(10)의 날개(12)에 복수로 분사되도록 형성된다. 분사부(20)를 통해 분사되는 유체가 회전부(10)의 날개(12)에 접하게 되어 회전부(10)를 회전시킨다.
발전부(30)는 회전부(10)에 축결합으로 연결되며, 회전부(10)의 회전에 따라 발전한다. 발전부(30)는 회전부(10)의 상측에 결합되며, 회전부(10) 내부의 유체가 발전부(30)로 전달되지 않도록 한다.
저장부(40)는 회전부(10)의 하부에 결합되어 회전부(10)로 분사된 유체를 저장하며, 저장된 유체를 수조부로 배출한다.
도 2는 도 1의 선 Ⅱ-Ⅱ에 따른 단면도이며, 분사부(20)의 노즐부(24)와 회전부(10)의 날개(12)의 배치관계를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 회전부(10)는 원주를 따라 테두리부를 갖는 원판 형상으로 형성된다. 회전부(10)는 복수의 날개(12)들이 테두리부의 내측에서 서로 대향되도록 형성된다. 복수의 날개(12)들은 테두리부의 내측에서 서로 대향되도록 형성된다. 한편, 복수의 날개(12)들은 테두리부의 외측에 형성될 수 있다. 또한, 복수의 날개(12)들은 테두리부의 내측 및 외측에 각각 형성될 수도 있다.
회전부(10)는 유체 이송 경로(100)에서 대기압 환경에 노출되는 부분에 설치하여 유체 이송 경로(100)에서 형성될 수 있는 정압과 동압을 모두 이용할 수 있다. 회전부(10)의 형상은 회전부(10)를 구동하기 위한 동력효율을 증대시킬 수 있는 구조로 다양한 설계변경이 가능하다.
도 3은 분사부(20)와 회전부(10) 주변의 유체 이송경로를 도시한 도면으로, 분사부(20)를 통해 분사되는 유체가 회전부(10)의 날개(12)에 부딪혀 중력방향으로 떨어지고, 유체의 이송압력에 따라 공기의 흐름이 안내되는 상태를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 분사부(20)는 유체가 이송되어 분사되는 기능을 하므로 유체의 이송 및 분사효율을 증대시킬 수 있는 구조로 다양한 설계변경이 가능하다. 예를 들면, 분사부(20)에 별도의 노즐부(24)를 결합할 수 있으며, 유체 공급홀(23)을 형성하여 노즐부(24) 기능을 대체할 수도 있다. 또한, 노즐부(24)는 수평방향과 경사진 방향 또는 수직방향을 적절히 조합하여 형성할 수 있다.
회전부(10)는 중력방향에 직교하는 수평방향으로 배치되어 회전한다. 회전부(10)가 유체에 잠기지 않고 공기중에 노출된 상태를 유지하기 때문에 회전부(10)가 유체에 잠긴 상태보다 상대적으로 회전 저항을 적게받아 동력손실을 저감할 수 있다. 회전부(10)는 분사부(20)로부터 분사된 유체가 회전부(10)의 날개(12)에 부딪힌 상태에서 중력에 의해 수조로 자유낙하한다. 이를 위해 회전부(10)의 날개(12)들은 분사부(20)로부터 분사된 유체가 회전부(10)의 날개(12)들에 분사되는 접촉면을 기준으로 접촉면의 상측 기울기가 접촉면의 하측 기울기보다 더 크게 형성되도록 형성한다. 노즐부(24)로부터 분사되는 유체는 수조의 수위면과 수평한 방향으로 날개(12)의 접촉면을 향해 분사되며, 날개(12)의 접촉면은 노즐부(24)의 유체 분사방향과 경사진 형상을 가지고, 날개(12)의 접촉면은 상측이 노즐부(24)에 가깝게 형성되고, 하측이 노즐부(24)로부터 멀어지는 형상을 가지며, 수직한 면을 기준으로 날개(12)의 접촉면이 기울어진 각도는 30도 내지 45도의 범위 내에서 형성할 수 있다. 회전부(10)는 중력방향에 직교하는 수평방향으로 배치되어 회전하기 때문에 회전부(10)가 수직방향으로 배치되어 회전하는 경우에 비해 유체가 회전부(10)의 날개(12)에 부딪힌 상태에서 중력에 의해 수조로 자유낙하시 다른 날개(12)에 부딪혀 서로 간섭되는 현상을 최소화할 수 있다. 또한, 노즐부(24)로부터 분사되는 유체가 수평한 방향으로 날개(12)의 접촉면을 향해 분사되고, 날개(12)의 접촉면은 노즐부(24)의 유체 분사방향과 설정된 각도로 경사지게 형성함으로써 유체의 분사압력이 회전부(10)의 회전동력으로 전달됨에 있어서 동력손실을 최소화하여 동력효율을 증대시킬 수 있다.
회전부(10)는 적어도 일부분에 마모성을 높이기 위해 탄성재질의 보호층(14)을 형성한다. 보호층(14)은 노즐로부터 분사되는 유체와 접하는 부분에만 한정하여 형성할 수 있다. 즉, 회전부(10)에는 유체가 분사되는 마찰부에 탄성재질의 보호층(14)이 형성된다. 회전부(10)의 마찰부에 보호층(14)이 형성되어 유체가 부딪힐 때 발생되는 소음을 저감시킬 수 있으며, 내구성을 향상시켜 회전부(10)의 수명을 연장할 수 있다.
회전부(10)의 테두리부에는 관성부(16)가 결합된다. 관성부(16)는 회전부(10)와 동일 재질로 형성할 수 있으며, 서로 다른 재질로 형성될 수도 있다. 회전부(10)의 회전력을 높이기 위해 회전부(10)의 원주방향 끝부분에 무거운 재질의 관성부(16)를 결합한다. 관성부(16)는 회전부(10)와 일체형으로 결합될 수 있다. 회전부(10)의 테두리부에 관성부(16)를 결합하여 회전부(10)의 관성효율을 더 높일 수 있다.
회전부(10)에는 분사부(20)의 상측에 대응되는 부분에 공기 유동홀(18)이 형성된다. 회전부(10)에 공기 유동홀(18)이 형성되어 공기 흐름을 필요한 방향으로 안내할 수 있다. 회전부(10)의 공기 유동홀(18)은 노즐부(24)에서 분사되는 유체와 주위 공기를 유인시켜 분사효율을 증대시킨다.
한편, 저장부(40) 상측과 발전부(30) 사이에 결합되어 회전부(10)를 커버하며, 일측에 공기구멍(52)을 갖는 커버부(50)를 더 포함한다. 커버부(50)에 공기구멍(52)을 갖게하여 회전부(10)가 장착된 커버부(50) 내측 공간을 항시 대기압상태로 유지할 수 있다.
도 4는 4개의 노즐부(24)가 장착된 분사부(20)를 도시한 도면으로 분사부(20)가 사각형상으로 형성되며, 도 5는 6개의 노즐부(24a)가 장착된 분사부(20a)를 도시한 도면으로 분사부(20a)의 테두리에 삼각형으로 돌출되는 부분이 6개 형성되는 형상이다. 그리고 도 6은 8개의 노즐부(24b)가 장착된 분사부(20b)를 도시한 도면으로, 분사부(20b)의 테두리에 삼각형으로 돌출되는 부분이 8개 형성되는 형상이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 분사부(20, 20a, 20b)에 장착되는 노즐부(24, 24a, 24b)는 4개 내지 8개가 등간격으로 배치되며, 노즐부(24, 24a, 24b)의 수량에 따라 분사부(20, 20a, 20b)의 전체적인 형상이 상이함을 알 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 분사부(20, 20a, 20b)에 장착되는 노즐부(24, 24a, 24b)의 수량을 예로 들어 분사부(20, 20a, 20b)의 형상을 다양한 형태로 개시하였으나, 노즐부(24, 24a, 24b) 자체의 형상변경에 따른 분사부(20, 20a, 20b)의 형상변경도 가능하다.
도 7은 실링(26)이 결합된 노즐부(24)가 장착된 분사부(20)를 도시한 도면으로 분사부(20)가 사각형상을 갖는 상태에서 노즐부(24)의 장착된 상태를 도시한 단면도이며, 도 8은 분할구조의 케이스(22)에 장착된 노즐부(24)를 도시한 부분 단면도이다.
도 7을 참조하면, 분사부(20)는 유체 이송 경로(100)의 단부에서 분할결합구조의 케이스(22), 복수의 노즐부(24), 실링(26)을 포함한다.
케이스(22)는 커버 기능의 상부(28)와 본체 기능의 하부로 구분된다. 케이스(22)에는 복수의 유체 공급홀(23)이 형성되는데, 본 발명의 실시예에서와 같이 하부에만 형성될 수 있다. 한편, 복수의 유체 공급홀(23)은 상부(28)에 형성될 수 있고 상부(28)와 하부 모두에 분할구조로 각각 형성될 수도 있다. 복수의 유체 공급홀(23)은 유체 이송 경로(100)의 단부로부터 복수의 방향으로 분기되어 회전부(10)의 날개(12)에 각각 근접되도록 케이스(22)의 가장자리 부근에 형성된다.
노즐부(24)는 복수의 유체 공급홀(23)에 각각 결합되어 유체를 분사하도록 복수로 구비된다. 노즐부(24)는 단품으로 교체가능하도록 분할구조의 케이스(22)에 결합될 수 있다. 분할결합구조의 케이스(22)에 복수의 노즐부(24)가 단품으로 결합되는 구조로 유지보수가 용이한 효과가 있다. 노즐부(24)는 수평방향에서 굴곡되고, 굴곡된 일측에서 수직방향으로 더 굴곡되도록 형성된다. 필요에 따라 노즐부(24)를 제거하고 유체 공급홀(23)이 노즐부(24)를 대체하도록 할 수도 있다.
실링(26)은 복수의 유체 공급홀(23)과 복수의 노즐부(24) 사이에 개재된다. 실링(26)은 오링으로 형성되며, 유체 공급홀(23)로 유체가 유입되는 것을 방지하는 상태를 유지한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 수력 발전장치는 고양정 저유량의 수차를 적용한 것으로, 기존의 저양정 고유량 수차와 차이점이 있다. 본 발명의 실시예는 상수도에서 지하저수조에 급수를 하는 유체 이송 경로(100)에 장착되어 수력 발전을 하도록 적용될 수 있다. 상수도는 기본적으로 1~2킬로그램의 압력을 유지하며 유량을 조절하여 지속적인 수차 발전으로 전기를 생산하기 때문에 본 발명의 실시예를 적용하여 발전을 하더라도 상수도관에는 아무런 문제를 야기하지 않으므로 상수도관의 압력 및 유량의 손실로부터 자유롭게 설계변경할 수 있다. 기존 수차발전은 상수도관내에 설치하는 경우 상수도관의 유속에만 의존하기 때문에 수차 발전에는 많은 제약이 있다.
본 발명의 실시예는 회전부(10)가 장착되는 공간을 대기압으로 유지하도록 상수도관 말단 주변에 회전부(10)를 설치하여 상수도관의 정압과 동압을 모두 사용함으로서 많은 에너지를 변환할 수 있다. 또한, 기존의 터빈이나 수차는 회전부의 날개 외부를 향해 유체가 분출되도록 형성되나 본 발명의 실시예는 회전부(10)의 날개(12) 내부를 향해 유체가 분출되게 형성한다. 필요에 따라 회전부(10)의 날개(12)를 내부 및 외부에 각각 형성하고 노즐부(24) 또한 날개(12)의 위치에 대응되도록 적절하게 배치하여 분사량을 조절하므로써 발전효율을 증대시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 회전부(10) 날개(12)의 형상에서 노즐부(24)로부터 분출된 유체가 날개(12)에 충돌하여 동력을 생성하고 중력방향으로 유체가 떨어지도록 유도할 수 있는 구조를 설명하였으나, 회전부(10)의 날개(12) 형상 및 분사부(20)의 유체 분사각도의 상관관계에 대한 한정내용들은 유체가 고이는 형상을 방지하거나 동력효율을 증대시키는 범위에서 다양한 설계변경을 통해 여러 형태로 형성될 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 여기에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 다양하게 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이것도 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10 ; 회전부 12 ; 날개
20 ; 분사부 22 ; 케이스
24 ; 노즐부 26 ; 실링
30 ; 발전부 40 ; 저장부
50 ; 커버부 100 ; 유체 이송 경로

Claims (8)

  1. 유체 이송 경로로 이송되는 유체로부터 회전력을 전달받아 회전되는 복수의 날개들이 원주방향을 따라 형성되며, 상기 유체 이송 경로에서 대기압 환경에 노출되는 회전부;
    상기 유체 이송 경로와 상기 회전부의 사이에 배치되며, 상기 회전부의 날개에 복수로 분사되는 유체를 통해 상기 회전부를 회전시키는 분사부;
    상기 회전부에 축결합으로 연결되며, 상기 회전부의 회전에 따라 발전하는 발전부;
    상기 회전부의 하부에 결합되어 상기 회전부로 분사된 유체를 저장하며, 저장된 유체를 수조부로 배출하는 저장부
    를 포함하고,
    상기 회전부는 중력방향에 직교하는 수평방향으로 배치되며, 상기 회전부의 날개들은 상기 분사부로부터 분사된 유체가 상기 회전부의 날개들에 분사되는 접촉면의 상측 기울기를 상기 접촉면의 하측 기울기보다 더 크게 형성하는 수력 발전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전부는 원주를 따라 테두리부를 갖는 원판 형상으로 형성되며, 상기 복수의 날개들은 상기 테두리부의 내측에서 서로 대향되도록 형성되는 수력 발전장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회전부에는 상기 분사부로부터 분사된 유체가 접촉하는 부분에 탄성재질의 보호층을 형성하는 수력 발전장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 회전부의 테두리부에는 관성부가 결합되고, 상기 회전부에는 상기 분사부의 상측에 대응되는 부분에 공기 유동홀이 형성되는 수력 발전장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 저장부 상측에 결합되어 상기 회전부를 커버하며, 일측에 공기구멍을 갖는 커버부를 더 포함하는 수력 발전장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 분사부는
    상기 유체 이송 경로의 단부에 결합되며, 상기 유체 이송 경로의 단부로부터 복수의 방향으로 분기되어 상기 회전부의 날개에 각각 근접되는 복수의 유체 공급홀을 갖는 분할결합구조의 케이스;
    상기 복수의 유체 공급홀에 각각 결합되어 유체를 분사하는 복수의 노즐부, 및
    상기 복수의 유체 공급홀과 상기 복수의 노즐부 사이에 개재되는 실링
    을 포함하는 수력 발전장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 노즐부는 분사되는 유체가 상기 수조의 수위면과 수평한 방향으로 상기 날개의 접촉면을 향해 분사되도록 형성되며, 상기 복수의 노즐부 중 4개 내지 8개의 노즐부들이 등간격으로 배치되는 수력 발전장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 날개의 접촉면은 상기 노즐부의 유체 분사방향과 경사진 형상을 가지며, 상측이 상기 노즐부에 가깝게 형성되고, 하측이 상기 노즐부로부터 멀어지는 형상을 가지며, 수직한 면을 기준으로 상기 날개의 접촉면이 기울어진 각도는 30도 내지 45도인 수력 발전장치.
KR1020110080423A 2011-08-12 2011-08-12 수력 발전장치 KR101291680B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110080423A KR101291680B1 (ko) 2011-08-12 2011-08-12 수력 발전장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110080423A KR101291680B1 (ko) 2011-08-12 2011-08-12 수력 발전장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130017785A KR20130017785A (ko) 2013-02-20
KR101291680B1 true KR101291680B1 (ko) 2013-08-01

Family

ID=47896889

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110080423A KR101291680B1 (ko) 2011-08-12 2011-08-12 수력 발전장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101291680B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180109172A (ko) * 2017-03-27 2018-10-08 송길봉 노즐을 감싸는 폐쇄형 터빈장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004340112A (ja) 2003-05-19 2004-12-02 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd 水力発電装置
JP2008271679A (ja) 2007-04-18 2008-11-06 Toto Ltd 水栓用発電機
JP2009024703A (ja) 2008-10-01 2009-02-05 Toto Ltd 水栓用発電機
KR20090086962A (ko) * 2006-10-05 2009-08-14 가부시키가이샤 닛소엔지니아링구 수도꼭지 직결 자기발전 오존수 생성기

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004340112A (ja) 2003-05-19 2004-12-02 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd 水力発電装置
KR20090086962A (ko) * 2006-10-05 2009-08-14 가부시키가이샤 닛소엔지니아링구 수도꼭지 직결 자기발전 오존수 생성기
JP2008271679A (ja) 2007-04-18 2008-11-06 Toto Ltd 水栓用発電機
JP2009024703A (ja) 2008-10-01 2009-02-05 Toto Ltd 水栓用発電機

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130017785A (ko) 2013-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10202960B2 (en) Systems and methods for hydroelectric systems
KR100579036B1 (ko) 수력발전소의 제너레이터
KR101386067B1 (ko) 수력발전용 반원통형 능동식 날개가 달린 수차
KR101258892B1 (ko) 복수의 터빈과 유로를 이용한 수력 발전 장치
KR101291680B1 (ko) 수력 발전장치
US10385821B2 (en) Water power plant having a free-standing axis of rotation
KR101053446B1 (ko) 터고형 터빈을 이용한 소수력발전장치
KR101376254B1 (ko) 소수력 발전장치용 수차 회전력 증강장치
JP5916640B2 (ja) 水力発電用水車の流量調整用ノズル
US20190277243A1 (en) Generator device
KR101325675B1 (ko) 흐름 안정화장치가 부착된 횡류형 수류수차
KR101590070B1 (ko) 수력 발전장치 및 수력 발전장치용 수차
KR20130068784A (ko) 발전기용 터빈
KR20130015646A (ko) 수직축 수력발전
KR20120004388A (ko) 소수력 발전기
JP5498559B1 (ja) 水力発電装置
JP5490179B2 (ja) 水力発電装置
KR101258068B1 (ko) 다중의 터고형 터빈을 갖는 소수력발전장치
KR101932974B1 (ko) 방수형 고효율 수중설치 영구자석 동기발전기
KR101196356B1 (ko) 자력가동식 수직축 수류수차
JP3170280U (ja) 水路水力発電装置
JP3180948U (ja) 水力発電装置
JP6271624B2 (ja) 主軸軸受装置および水力機械
KR20140056485A (ko) 반작용식 터빈 시스템
KR20180077603A (ko) 수직축 수차의 하부지지구조

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
N231 Notification of change of applicant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160623

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170725

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180725

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190725

Year of fee payment: 7