KR101296759B1 - 유속을 이용한 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유속을 이용한 발전장치에 관한 것으로서, 관(P)과 관(P) 사이에 연결 설치되어 관로(P1)를 통과하는 유체의 유속에 의해 회전력을 발전기(10)의 베어링하우징(11)에 제공하여 전기에너지를 얻기 위한 유도기전력을 발생하는 발전장치(100)에 있어서, 상기 발전장치(100)는, 양측에 상기 관과 연결되는 플랜지(112)가 마련된 관체(110)의 내경에 유량을 일방향으로 집속시키기 위한 원추 형상의 집속관(120)이 용접 설치되며, 상기 발전기(10)는 고정대(12)를 통해 집속관(120)의 중앙에 고정 설치되고, 발전기(10)측의 회전축이 설치되는 베어링하우징(11) 상에는 상기 관로(P1)를 통과하는 유체를 집속관의 중앙으로 유도하는 가이드베인(14)이 설치되고, 상기 집속관(120)이 좁아지는 내경에 위치한 베어링하우징(11)의 단부에는 집속관(120) 내부로 유입된 유체의 이송 압에 의해 회전하여 유도기전력을 발생시키는 임펠러(16)가 구비된 것을 특징으로 하는바, 유체가 흐르는 관과 관 사이에 설치되어 유체의 흐름에 따라 큰 직경에서 작은 직경은 좁아지는 집속관 및 집속관에 설치된 발전기측의 가이드베인, 임펠러가 유체의 유속을 보다 빠른 속도로 가변하여 통과시킴으로써, 최종 임펠러를 통해 발생한 회전력으로 발전기를 통해 유도기전력을 얻음으로써 필요로 하는 전기 에너지를 효과적으로 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

유속을 이용한 발전장치{Generation device using velocity of flow}

본 발명은 유속을 이용한 발전장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 유체가 통과되는 관로 상에 발전장치를 연결하여 관로 내에 흐르는 유량을 발전가능한 정도의 유속으로 가변하여 필요로 하는 에너지를 얻을 수 있도록 한 유속을 이용한 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 알려져 있는 발전시설은 조수간만, 혹은 대용량의 물의 낙차를 이용한 수력발전과 풍속을 이용한 풍력발전으로서 자연적인 에너지를 전기에너지로 변환, 축적하여 실생활에 필요로 하는 전기에너지를 얻어 사용하고 있다.

보통 자연에너지를 이용하여 얻는 시설은, 전기가 공급되지 않는 특정지역에 시설을 갖추고, 이로부터 얻어지는 전기에너지를 필요로 하는 곳에 송출하여 사용된다.

통상적으로 공통된 발전의 원리는 로터나 터빈의 회전력 제공으로서 자성의 극성과 코일의 회전방향에서 발생하는 유도기전력을 통해 전기를 얻고 있다.

현재에는 전기시설이 갖추어진 장소에서 전기의 공급으로서 가동되는 별도의 회전장치를 설치하고, 이 회전장치로부터 발생하는 전기 소모량 대비 많은 전기 에너지를 얻고자하는데 노력하고 있으나, 전기에너지의 축전량은 필요로 하는 전기에너지의 충분한 사용량에 비해 현실적으로 부족하다.

한편, 비교적 작은 소규모 발전으로는 관로에서 흐르는 유체의 유속을 이용하여 발전이 이루어지도록 한 바 있다.

이는 대한민국 특허출원 제2000-41439호(발명의 명칭: 발전기 구동장치) 및 대한민국 등록실용신안 제20-419830호(고안의 명칭: 가스발전 유도장치)가 개시되어 있다.

상기와 같은 선원 기술은 모두 관로 내에 흐르는 유체의 흐름을 전기에너지로 변환하기 위한 발전기술이다.

즉, 관 내부를 일정 압을 가지고 흐르는 유량에 대해 회전력을 발생시키고, 이 회전력에 따라 발전기를 통해 전기에너지를 얻을 수는 있도록 한 것이나, 그 구조가 복잡하고, 이러한 구성의 연결관계에 영향이 미치어 유량의 흐름이 원활하게 이루어지지 못하기 때문에 충분히 전기에너지로 변환할 수 있는 정도로의 유도기전력을 얻기에는 무리가 있어, 이를 통해서 전기에너지로 사용할 만큼의 축전량이 확보가 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같이 제반되는 종래의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 그 목적은 유체가 통과되는 관로 상에 발전장치를 연결하여 관로 내에 흐르는 유량을 발전가능한 정도의 유속으로 가변하여 필요로 하는 에너지를 얻을 수 있도록 한 유속을 이용한 발전장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 관과 관 사이에 연결 설치되어 관로를 통과하는 유체의 유속에 의해 회전력을 발전기의 베어링하우징에 제공하여 전기에너지를 얻기 위한 유도기전력을 발생하는 발전장치에 있어서,

상기 발전장치는, 양측에 상기 관과 연결되는 플랜지가 마련된 관체의 내경에 유량을 일방향으로 집속시키기 위한 원추 형상의 집속관이 용접 설치되며, 상기 발전기는 고정대를 통해 집속관의 중앙에 고정 설치되고, 발전기측의 회전축이 설치되는 베어링하우징 상에는 상기 관로를 통과하는 유체를 집속관의 중앙으로 유도하는 가이드베인이 설치되고, 상기 집속관이 좁아지는 내경에 위치한 베어링하우징의 단부에는 집속관 내부로 유입된 유체의 이송 압에 의해 회전하여 유도기전력을 발생시키는 임펠러가 구비된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 집속관은 좁아지는 내경으로부터 유량의 흐름 방향으로 일정각도 확장되어 유속을 발생하는 나팔관부가 일체로 더 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 발전장치는 유체가 흐르는 관과 관 사이에 설치되어 유체의 흐름에 따라 큰 직경에서 작은 직경은 좁아지는 집속관 및 집속관에 설치된 발전기측의 가이드베인, 임펠러가 유체의 유속을 보다 빠른 속도로 가변하여 통과시킴으로써, 최종 임펠러를 통해 발생한 회전력으로 발전기를 통해 유도기전력을 얻음으로써 필요로 하는 전기 에너지를 효과적으로 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명인 발전장치를 일부 절개하여 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 발전장치를 도시한 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 발전장치 내부에 유체의 흐름을 도시한 종단면도,
도 4는 도 3에서 주요부분의 작동상태를 도시한 확대도이다.

이하, 본 발명을 바람직하게 도시한 도면을 통해 구체적인 구성을 살피면 다음과 같다.
도 1은 본 발명인 발전장치를 일부 절개하여 도시한 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 발전장치를 도시한 단면도, 도 3은 본 발명에 따른 발전장치 내부에 유체의 흐름을 도시한 종단면도, 도 4는 도 3에서 주요부분의 작동상태를 도시한 확대도이다.

본 발명은, 도시한 바와 같이, 관(P)과 관(P) 사이에 연결 설치되어 관로(P1)를 통과하는 유체의 유속에 의해 회전력을 발전기(10)의 베어링하우징(11)에 제공하여 전기에너지를 얻기 위한 유도기전력을 발생하는 발전장치(100)에 있어서,

상기 발전장치(100)는,

양측에 상기 관과 연결되는 플랜지(112)가 마련된 관체(110)의 내경에 유량을 일방향으로 집속시키기 위한 원추 형상의 집속관(120)이 용접 설치되며, 상기 발전기(10)는 고정대(12)를 통해 집속관(120)의 중앙에 고정 설치되고, 발전기(10)측의 회전축이 설치되는 베어링하우징(11) 상에는 상기 관로(P1)를 통과하는 유체를 집속관의 중앙으로 유도하는 가이드베인(14)이 설치되고, 상기 집속관(120)이 좁아지는 내경에 위치한 베어링하우징(11)의 단부에는 집속관(120) 내부로 유입된 유체의 이송 압에 의해 회전하여 유도기전력을 발생시키는 임펠러(16)가 구비된다.

한편, 상기 집속관(120)은 좁아지는 내경으로부터 유량의 흐름 방향으로 일정각도 확장되어 유속을 발생하는 나팔관부(122)가 일체로 더 형성된 것으로, 이는 벤츄리관의 형태와 유사하게 형성된다.

참고로 상기 발전기는 관체의 외부로 배선이 이루어져 축전지와 연결되도록 한다.

이와 같이 구성된 본 발명인 발전장치의 설치에 따른 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 관(P)과 관(P) 사이에 설치되는 발전장치(100)는 관체(110)에 형성된 플랜지(112)를 관(P)의 단부에 마련된 플랜지와 일치시키되, 유체가 흐르는 방향을 고려하여 집속관(120)의 넓은 직경 측은 유체가 통과되는 방향으로 위치시킨 상태에서 볼트와 너트로서 상호 연결조립한다.

상기와 같이 설치된 발전장치(100)는 관(P)과 관(P) 사이에 연결된 것으로, 관로(P1)를 따라 흐르는 유체는 발전장치(100)를 구성하는 집속관(120)을 통과하고, 이때 고정대(12)로 고정된 발전기(10)의 베어링하우징(11)상에 설치된 가이드베인(14)은 유체의 흐름을 집속관(120)의 중앙으로 집속시켜 흐르도록 유도한다.

상기 집속관(120)은 깔때기 형상과 같은 원추형으로 형성되어 있는 이유에서 상기 가이드베인(14)은 유량에 의해 회전이 이루어지면서 관로(P1)에서 흐르는 유체의 유입방향 유도와 함께 유속보다 빠르게 통과시켜 주게 된다.

상기와 같이 가이드베인(14)을 통해 통과되는 유체는 상기 발전기(10)의 베어링하우징(11)측 회전축 단부에 결합된 임펠러(16)측에서 유속변경이 이루어진다.

이는 상기 집속관(120)이 깔대기와 같이 좁아진 영역으로 인해 유체가 통과하면서 보다 빠른 회전을 유도하게 된다.

이때 임펠러(16)의 회전에 따라 베어링하우징(11)을 통한 발전기(10)에서 유도기전력을 발생하게 되고, 이 유도기전력은 전기에너지로 활용할 수 있도록 외부에서 발전기(10)측과 배선된 축전지(도면에서 생략함)에 축전할 수 있게 된다.

상기 임펠러(16)는 집속관(120)의 좁은 내경에서 회전이 이루어지면서 유체를 발전장치(100)와 연결된 관(P)으로 통과시키게 되는데, 이때 유체의 유속은 좁은 직경으로부터 일체로 연장된 나팔관부(122)를 통해 빠른 유속으로 관을 통과하게 된다.

상술한 바와 같이 유체의 연속 흐름은 관에서 상기 발전장치(100)를 통과할 때 유속이 더욱 빠르게 나타나게 되고, 이에 따라 임펠러(16)를 통한 발전기(10)의 발전은 필요로 하는 전기에너지를 얻을 수 있게 된다.

본 발명에 따른 발전장치는 도면상에서 횡방향으로 위치하여 설명하였지만, 수직으로 설치되어 특히 유체가 상부에서 하부로 흐르는 관과 관 사이에 설치되어 발전할 수도 있다.

이상에서와 같이 본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양하게 실시할 수 있음은 자명하다.

10: 발전기 11: 베어링하우징
12: 고정대 14: 가이드베인
16: 임펠러 100: 발전장치
110: 관체 112: 플랜지
120: 집속관 122: 나팔관부
P: 관 P1: 관로

Claims (2)

1. 관(P)과 관(P) 사이에 연결 설치되어 관로(P1)를 통과하는 유체의 유속에 의해 회전력을 발전기(10)의 베어링하우징(11)에 제공하여 전기에너지를 얻기 위한 유도기전력을 발생하는 발전장치(100)에 있어서,
   상기 발전장치(100)는,
   양측에 상기 관과 연결되는 플랜지(112)가 마련된 관체(110)의 내경에 유량을 일방향으로 집속시키기 위한 원추 형상의 집속관(120)이 용접 설치되며, 상기 발전기(10)는 고정대(12)를 통해 집속관(120)의 중앙에 고정 설치되고, 발전기(10)측의 회전축이 설치되는 베어링하우징(11) 상에는 상기 관로(P1)를 통과하는 유체를 집속관의 중앙으로 유도하는 가이드베인(14)이 설치되고, 상기 집속관(120)이 좁아지는 내경에 위치한 베어링하우징(11)의 단부에는 집속관(120) 내부로 유입된 유체의 이송 압에 의해 회전하여 유도기전력을 발생시키는 임펠러(16)가 구비된 것을 특징으로 하는 유속을 이용한 발전장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 집속관(120)은 좁아지는 내경으로부터 유량의 흐름 방향으로 일정각도 확장되어 유속을 발생하는 나팔관부(122)가 일체로 더 형성된 것을 특징으로 하는 유속을 이용한 발전장치.
   

Images