KR101357787B1

KR101357787B1 - 수도관을 이용한 수차 발전장치

Info

Publication number: KR101357787B1
Application number: KR1020120033861A
Authority: KR
Inventors: 이종범
Original assignee: 이종범
Priority date: 2012-04-02
Filing date: 2012-04-02
Publication date: 2014-02-03
Also published as: KR20130111746A

Abstract

본 발명은 낭비되는 일정 수압을 갖는 상수도 물을 활용하여 발전할 수 있는 발전장치를 개발하였다. 본 발명의 주요 구성은, 수도관(1)과, 수도관(1)에 연결설치하는 케이싱(8)과, 케이싱(8) 내에 축(3)에 의해 회전되게 설치하는 날개(5)를 갖는 임펠러(2)와, 상기 축(3)의 회전력을 전기로 변환시키는 발전장치를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 임펠러(2)는 수도관(1)의 길이 방향 중심축 보다 더 상부에 설치하는 것을 특징으로 하며, 상기 케이싱(8)은 수도관의 길이에 따라 3 개 설치하며, 케이싱(8) 내에 설치하는 임펠러(2)의 날개(5) 하단과 수도관(1) 저면과의 높이는 선방으로 갈수록 낮아지도록 구성한 것을 특징으로 하며, 상기한 케이싱(8)에 설치하는 임펠러의 전후방에는 케이싱의 상부에서 하부로 내려오는 격벽(10)을 설치한 것을 특징으로 하며, 상기 격벽(10)의 하단과 수도관(1)의 저면 사이의 높이 관계는, 수도관(1)의 직경(a)과, 수도관 전방에의 첫번째 형성한 격벽(10) 하단과 수도관(1) 저면과의 높이(b)와, 그리고 그 전방에 두번째 형성한 격벽(10)의 하단과 수도관(1) 저면과의 높이(c)는 1:3:4 인 것을 특징으로 하며, 상기 날개(5)는 수도관(1)에 대향하는 방향으로 오목한 호 형상이거나 또는 날개 선단부가 오목한 버켓 형상인 것 중 어느 하나의 구조인 것을 특징으로 한다

Description

수도관을 이용한 수차 발전장치{water wheel generator using water pipe}

본 발명은 수도관 예를 들어, 상수도에서 물이 유입되는 수압을 이용하여 수차를 돌려 발전시키는 수도관을 이용한 수차 발전장치에 관한 것이다.

[문헌1] 특허공개번호 10-2012-0008618(2012. 02. 01)

시중에 공급되는 상수도는 다소 높은 압력을 가지고 있어 일정한 높이의 위치에 있는 곳까지 상수도 물이 원활하게 공급되도록 되어 있다

그러나 고지대가 아닌 한 보통 공급되는 상수도 물은 일정한 수압을 가지고있다. 따라서 공급되는 상수도 물의 일정 수압은 사실상 에너지의 낭비라 볼 수 있다.

따라서 본 발명은 낭비되는 일정 수압을 갖는 상수도 물을 활용하여 발전할 수 있는 발전장치를 개발하였다

본 발명의 주요 구성은, 수도관(1)과, 수도관(1)에 연결설치하는 케이싱(8)과, 케이싱(8) 내에 축(3)에 의해 회전되게 설치하는 날개(5)를 갖는 임펠러(2)와, 상기 축(3)의 회전력을 전기로 변환시키는 발전장치를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 임펠러(2)는 수도관(1)의 길이 방향 중심축 보다 더 상부에 설치하는 것을 특징으로 하며, 상기 케이싱(8)은 수도관의 길이에 따라 3 개 설치하며, 케이싱(8) 내에 설치하는 임펠러(2)의 날개(5) 하단과 수도관(1) 저면과의 높이는 선방으로 갈수록 낮아지도록 구성한 것을 특징으로 하며, 상기한 케이싱(8)에 설치하는 임펠러의 전후방에는 케이싱의 상부에서 하부로 내려오는 격벽(10)을 설치한 것을 특징으로 하며, 상기 격벽(10)의 하단과 수도관(1)의 저면 사이의 높이 관계는, 수도관(1)의 직경(a)과, 수도관 전방에의 첫번째 형성한 격벽(10) 하단과 수도관(1) 저면과의 높이(b)와, 그리고 그 전방에 두번째 형성한 격벽(10)의 하단과 수도관(1) 저면과의 높이(c)는 1:3:4 인 것을 특징으로 하며, 상기 날개(5)는 수도관(1)에 대향하는 방향으로 오목한 호 형상이거나 또는 날개 선단부가 오목한 버켓 형상인 것 중 어느 하나의 구조인 것을 특징으로 하며, 상기 케이싱(8)은 그 길이 방향을 따라 구분하는 분할벽(21)을 설치하고, 하나의 축(3)에 2 개의 임펠러(2)를 설치한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 낭비되는 상수도 물이나 기타 일정 수압을 갖는 유수를 이용하여 가정이나 공장에서 전기를 생산할 수 있어 산업적 및 일반 생활에 매우 경제적이고 유용하다. 특히, 공장이나 가정에서 자가 발전용으로 활용 가능하다.

도 1 내지 도 3 은 본 발명의 실시 예를 나타내는 도면
도 4 는 임펠러의 다른 실시 예
도 5 는 본 발명을 샘플로 만들어 본 예시도
도 6 은 본 발명의 다른 실시 예

이하, 본 발명을 첨부 도면과 함께 추가로 상술한.다

도 1 은 수도관(1)에 수차 발전장치를 설치한 한 예이다.

도시한 바와 같이, 본 발명은 수도관(1) 중간에 축(3)을 갖춘 임펠러(2)를 케이싱(8) 내에 설치한다. 임펠러 축(3)은 수도관(1)의 가로 중심선에서 상부쪽에 위치하도록 하여 임펠러의 날개(5)가 회전 토오크를 받기에 유리하도록 한다.

케이싱(8)은 비록 단면 형상이 사각으로 도시하였으나, 원형, 타원형 등으로 여러 형상으로 만들 수 있음은 물론이다. 만약 단면상 원형으로 만들면 물의 저항이 적어 수압 손실을 최소화할 수 있다

수도관(1)은 반드시 생활 용수로 공급되는 상수도관 뿐만 아니라 일정한 유속과 유압을 갖는 기타 어떠한 다른 물이어서 무관하다. 예를 들어 하수도물이나 높은 지대에서 일정 수압을 가지고 방류되거나 공급되는 물이어도 무관하다.

날개(5)는 물을 수용하는 방향에서 오목한 호 형상으로 형성시키면 축(3)에서의 회전에 더욱 유리하다. 즉 도 1 에 도시한 바와 같이, 수도관(1)에서 유입되는 물은 날개(5) 하단을 부딪친 후 오목한 호 형상을 따라 위로 올라와 감겨 말려서 "d" 로 표시한 방향으로 되돌아오므로, 날개(5)에 큰 회전력을 줄 뿐만 아니라, 부딪친 물은 되돌아 내려오므로 케이싱(8) 상단으로 물이 차올라가지 못하게 가이드하는 역할도 한다. 축(3)에는 발전장치(미도시)가 연결되어 축(3)의 회전에 따라 전기를 만들어 낼 수 있다.

도 2 는 본 발명의 다른 실시 예이다

본 실시 예에서는 임펠러(2)를 여러 개 설치한 것을 예시한다

물이 유입되는 입구쪽에 설치하는 임펠러의 날개(5)는 그 날개의 하단과 수도관(1) 저면과의 높이(7)를 좀 높게 두고 그 전방에 설치하는 임펠러의 날개들은 점차 더 낮게 설치한다. 이렇게 하는 이유는 초기에 유입되는 물의 수압은 강하므로 어느 정도 높이를 주어도 회전이 원활히 이루어진다. 그리고 그 전방에서는 앞에서의 임펠러(2) 보다 수압이 낮으므로 그 날개의 높이를 낮추어서 축(3)에서 충분한 회전이 이루어지게 하기 위한 것이다.

임펠러(2)의 날개(5) 개수는 약 6 개 정도로 만드는 것이 효율적이다. 임펠러의 날개(5) 개수를 이보다 더 많으면 저항이 심하여 회전이 원활하게 이루어지지 못하고, 이보다 적으면 수압에 따라 원활한 회전이 이루어지지 못할 수도 있다.

그러나 이 날개(5) 개수에 한정되는 것은 아니며, 더 많거나 더 적게 만들어 사용할 수 있음은 물론이다.

도 3 은 본 발명의 또 다른 실시 예이다.

본 실시 예에서는 수도관(1)에 케이싱(8)을 연결하여 설치하되, 케이싱(8) 내부에 격벽(10)을 설치하여 각각의 격벽10) 사이에 임펠러(2)를 설치하였다. 격벽(10)은 날개(5)의 하단 높이 보다 더 높게 형성하여 물의 통과가 저항없이 용이하도록 한다.

본 실시 예에서도 도 2 의 실시 예와 마찬가지로 앞으로 갈수록 임펠러의 날개(5)의 높이를 더 낮추어서 축(3)에서의 회전이 충분히 이루어지게 한다.

여기서 수도관(1)의 직경(a)과, 첫번째 형성한 격벽(10) 하단과 수도관(1) 저면과의 높이(b)와, 그리고 그 전방에 두번째 형성한 격벽(10)의 하단과 수도관(1) 저면과의 높이(c)는 1:3:4 정도가 바람직하다.

이 비율은 실제 상수도관에서 설치하여 본 결과, 3 개의 임펠러(2)가 가장 원활한 회전이 이루어질 수 있는 최적의 상태를 실제 실험에 의하여 찾아낸 것이다. 즉, 입구에서의 수도관(1)에서 진입하는 물은 첫번째 임펠러(2)에 부딪친 후, 그 전방에의 격벽(10)으로 진입할 때 약 3배 정도의 물 높이로 유입된다

그리고 두번째 임펠러(2)에 부딪친 후에는 수압이 더욱 떨어져 앞선 첫번째 임펠러 내에서의 수면 보다 더 높은 높이로 물이 유입되는데 이 물을 충분히 수용 가능한 통과 높이가 상기 비율인 것이다.

도 4 는 임펠러 날개(5)의 하단부 형상을 버켓 형상으로 만든 다른 실시 예이다. 이러한 구조로 만들면 유수압을 더욱 충분히 받을 수 있는 장점이 있다

도 5 는 본 발명의 실시 예를 샘플로 만들어 본 도면이다

도시한 바와 같이, 케이싱(8)을 별도로 만들어 수도관(1)에 연결하되, 케이싱(8) 내에는 격벽(10)이 형성되고 축(3)을 갖춘 임펠러(2)들이 내장되게 설치하였다. 본 실시 예에서는 단지 이해를 돕기 위한 것이어서 임펠러 날개(5) 개수를 단지 4개 형성된 것으로 예시하였으나 바람직하기로는 6 개 정도 형성하는 것이 바람직하다. 각각의 회전 축(3)의 회전력은 별도의 발전장치에 연결하여 전기를 만들어 낸다.

도 6 은 본 발명의 또 다른 실시 예로 도 1 내지 도 3 에 도시한 도면의 위치에서 우측 상부 방향에서 본 상면도이다

본 실시 예에서는 수도관(1)에서 유입되는 물이 케이싱(8) 내부에 길이 방향으로 구분 설치된 분할벽(21)에 의하여 좌우로 물이 갈라져 공급되게 하였다. 그리고 축(3)이 직각으로 관통되게 설치하고 이 하나의 축(3)에 2 개의 임펠러(2)를 설치되도록 하였다.

본 발명은 그 적용이 비록, 상수도에 한정하여 설명하였으나 소정의 유속과 일정한 수압을 가지는 다른 유수에서 또는 다른 장치나 위치에서도 물을 유도할 수 있는 수도관(1)을 설치하여, 사용될 수 있음은 물론이다.

1 수도관 2 임펠러
3 축 5 날개
7 높이 8 케이싱
10 격벽 21 분할벽

Claims

수압을 갖는 물이 도입되게 유도하는 수도관(1)과,
수도관(1)에 연결 설치하며 그 단면이 수도관에서 상부로 돌출형성하되, 그 형상이 원형상이거나 또는 사각 형상 중 어느 하나로 이루어지는 케이싱(8)과,
케이싱(8) 내에 축(3)에 의해 회전되게 설치하는 날개(5)를 갖는 임펠러(2)와,
상기 축(3)의 회전력을 전기로 변환시키는 발전장치를 포함하며,
상기한 케이싱(8)에 설치하는 임펠러의 전후방에는 케이싱의 상부에서 하부로 내려오는 격벽(10)을 설치하되, 상기 격벽(10)의 하단과 수도관(1)의 저면 사이의 높이 관계는,
수도관(1)의 직경(a)과, 수도관 전방에의 첫번째 형성한 격벽(10) 하단과 수도관(1) 저면과의 높이(b)와, 그리고 그 전방에 두번째 형성한 격벽(10)의 하단과 수도관(1) 저면과의 높이(c)는 1:3:4 인 것을 특징으로 하는 수도관을 이용한 수차 발전장치.
제 1 항에 있어서,
상기 임펠러(2)는 수도관(1)의 길이 방향 중심축 보다 더 상부에 설치하는 것을 특징으로 하는 수도관을 이용한 수차 발전장치.
제 1 항에 있어서,
케이싱(8) 내에 설치하는 임펠러(2)의 날개(5) 하단과 수도관(1) 저면과의 높이는 선방으로 갈수록 낮아지도록 구성한 것을 특징으로 하는 수도관을 이용한 수차 발전장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 날개(5)는 수도관(1)에 대향하는 방향으로 오목한 호 형상이거나 또는 날개 선단부가 오목한 버켓 형상인 것 중 어느 하나의 구조인 것을 특징으로 하는 수도관을 이용한 수차 발전장치
제 1 항에 있어서,
상기 케이싱(8)은, 케이싱(8)의 길이 방향을 따라 구분하는 분할벽(21)을 설치하고, 하나의 축(3)에 2 개의 임펠러(2)를 설치한 것을 특징으로 하는 수도관을 이용한 수차 발전장치.