KR101533055B1 - 관로용 수력 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 관로용 수력 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 관로의 한 부분에 설치하며 공급되는 물의 유속을 내부로 유도하여 회전하는 터빈으로 전력을 생산하며, 유입되는 유속을 통하여 친환경 에너지의 활용과 관로의 크기에 따라 크기를 소형화 및 다양화에 의해 낮은 유속에서도 전력을 생산할 수 있도록 하고, 터빈의 블레이드 수 및 반경을 조절하여 동일 유속에서 각속도를 높여 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 관로용 수력 발전장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 입수관이 연결되는 입수관 연결구를 형성하며, 상기 입수관 연결구에서 입수구에 연결되는 입수 사각관과; 상기 입수 사각관이 연결되는 입수구의 안쪽으로 상측에 블레이드가 펼쳐지는 상부 배수부를 형성하고, 상기 상부 배수부의 하측으로 블레이드가 접혀지는 블레이드 안내부를 형성하며, 상기 배수부에서 입수되는 물을 배출하는 출수구를 형성한 한 쌍의 안내 가이드와; 상기 안내 가이드에 터빈축이 관통하여 설치되며 외경에서 일정한 간격에 형성되는 블레이드 홈의 안쪽에 블레이드의 보강부가 2면에서 결합하는 강성 보강홈을 설치하고, 상기 블레이드 홈에 고정축이 관통되도록 설치하되;
블레이드 안내부와 블레이드가 접혀지도록 좁게 형성되며 발전 안내부와 유속으로 펼쳐지도록 넓게 형성되며, 양쪽으로 터빈 커버가 터빈고정 스크류로 고정되어 안내 가이드의 안쪽 내부에서 회전 가능하게 결합하고, 터빈축이 안내 가이드를 관통하여 베어링으로 회전하도록 하는 터빈과; 상기 블레이드 홈에서 터빈의 터빈 커버에 고정축으로 연결하며 물의 유속으로 펼쳐지며 터빈을 회전시키는 블레이드와; 상기 출수구에 연결되며 출수관이 결합하는 출수관 연결구를 형성한 출수 사각관으로 이루어지는 관로용 수력 발전장치에 있어서,
상기 터빈은 양쪽으로 결합하는 터빈 커버의 사이에 패킹을 설치하고 일정한 간격에 블레이드 홈을 형성하여 블레이드가 결합하도록 설치하며,
상기 블레이드는 고정축이 관통되고 양쪽에서 유동 부싱으로 회전 가능하게 연결되며, 외측 선단이 블레이드 홈에서 돌출되고, 강성 보강홈과 2면에서 결합하는 보강부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

관로용 수력 발전장치{Water power equipment for generating electricity pipelines}

본 발명은 관로용 수력 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 관로의 한 부분에 설치하며 공급되는 물의 유속을 내부로 유도하여 회전하는 터빈으로 전력을 생산하며, 유입되는 유속을 통하여 친환경 에너지의 활용과 관로의 크기에 따라 크기를 소형화 및 다양화에 의해 낮은 유속에서도 전력을 생산할 수 있도록 하고, 터빈의 블레이드 수 및 반경을 조절하여 동일 유속에서 각속도를 높여 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 관로용 수력 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전력의 생산 방법은, 화력 발전, 원자력 발전, 수력 발전, 태양열 발전, 풍력 발전, 조력 발전 등이 있다. 즉, 화력 발전 및 원자력 발전은 열에 의해 발생된 증기로 발전기 내의 터빈(turbine)을 회전시켜 전기를 발생하는 것이고, 수력 발전은 댐에 저수된 물의 낙차에 의해 터빈을 회전시켜 전기를 발생하는 것이다.

그러나, 화력 발전은 석탄 또는 석유 등의 화석연료를 에너지원(energy source)로 사용하는 것으로 발전소의 건설비가 상대적으로 저렴하나 화석연료 등의 매장량이 한계가 있어 점차 고갈되며 환경을 오염시키는 문제점이 있다.

또한, 원자력 발전은 우라늄 등의 방사능 물질을 핵분열시킬 때 발생되는 막대한 양의 열을 에너지원으로 사용하는 것으로 발전 용량이 크나, 방사능에 의한 환경 오염이 심각한 문제점이 있다.

따라서, 오래전부터 환경 오염을 방지하면서도 발전할 수 있는 수력발전 및 그 이용에 대한 실질적인 장치의 개발을 위한 연구와 노력이 이루어져 왔다.

그러나 종래의 수력발전장치는 고낙차의 지형을 이용하므로 지리적 환경을 이용하거나, 높은 댐의 낙차를 얻기 위하여 막대한 토목 구조를 필요로 하였다.

이러한 고낙차의 구조적 장벽으로 인하여 발전소의 상류와 하류는 생태적으로 연결이 차단되는 현상을 피할 수 없으며, 종래의 수력발전은 대체로 경사면이 있는 산간 지역에 위치하여 수급자가 몰려있는 도심지와는 먼 거리여서 전기의 수송 시설 비용이 많이 소요된다.

이에 저낙차 및 완만한 유속에서 사용할 수 있도록 개시된 대한민국공개특허 제10-2010-0104694호(2010.09.20. 공개)은 지면에 설치되는 지지부재 사이에 저낙차 및 물의 유속에 따라 회전하는 회전체를 설치하여 발전을 하는 형태로써, 효율이 좋은 발전이 예상되나, 설치장소가 지면에 한정되어 실용성이 부족한 단점이 있

다.

한편, 저낙차 및 완만한 유속에서 사용할 수 있는 부유식 수력발전장치는 여러 종류가 시도되고 있으나 다음과 같은 문제로 실제 사용에는 제한적이다.

대한민국 등록실용신안 제20-0329785호(2003.10.01. 등록)는 부유하는 구조물에 다수의 수차를 설치하여 수차의 절반 이하를 물에 잠수시켜 발전을 하는 형태로써, 부유시설에 비하여 수차의 효율이 상대적으로 낮을 수밖에 없는 구조로 비효율적이다.

대한민국 등록실용신안 제20-0415733호(2006.05.01. 등록)는 부유체를 양편에 띄우고 그 사이에 수차를 설치하는 구조의 발전방식으로 시설비용을 상대적으로 줄이고 효율 좋은 발전이 예상되나, 구조적인 안정성이나 실현성의 측면에서 부유체의 고정 및 수차와의 구조적 결합 기술이 상세히 제시되지 못하여 불안정한 요소가 많다.

대한민국 등록실용신안 제20-0415748호(2006.05.01. 등록)는 부유하는 바지선 형태의 구조물에 수차를 설치하여 수면 밑 부분의 수차가 동력을 발생하여 발전하는 형태의 기술로써 부유 바지선의 시설은 안정되어 보이나, 바지선의 고정 및 저유량의 장소에 부적합한 면이 있다.

이와 같이 현재까지의 부유형태의 구조물에 수차를 설치하는 형태의 수력발전장치는 부유체의 시설비용과 부유체에 의한 동력손실 등 실용성과 효율 면에서 부족한 점이 많다고 볼 수 있다.

근래에는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 많은 수력 및 조력발전 시설이 등장하고 있다. 발전에너지의 원가절약을 위하여 인공 저수지를 마련하여 낙차를 이용한 수력발전설비가 많이 생긴 것은 이러한 이유라 할 수 있다.

특히, 완만한 경사지형의 하천은 서서히 흐르며, 현재로서는 이를 이용한 발전에 많은 어려움이 있으며, 현재 그러한 발전시설은 효율이 떨어지게 되는 문제점으로 인하여 거의 없는 실정이다.

이에 따라, 낙차가 그리 크기 않은 지형의 완만한 흐름의 물줄기 및 폭을 이용하여 다양한 환경 변화에도 적절하게 사용할 수 있는 저낙차를 이용한 수력발전장치에 관한 연구개발이 요구되고 있다.

한편, 다양한 위치와 장소에 물 또는 유체를 이송하기 위해서는 수도관과 하수관 및 우수관과 같은 다양한 관로를 이용하게 되며, 상기 관로에서는 다양한 유속이 발생하게 되나, 이러한 유속을 이용하여 효율적인 발전이 이루어지지 못하는 결점과, 유속이 느린 경우 또는 다양한 위치에서 효율적인 발전이 이루어지지 못하는 결점이 있었다.

문헌 1. 대한민국공개특허 제10-2010-0104694호(2010.09.20. 공개) 문헌 2. 대한민국 등록실용신안 제20-0329785호(2003.10.01. 등록) 문헌 3. 대한민국 등록실용신안 제20-0415733호(2006.05.01. 등록) 문헌 4. 대한민국 등록실용신안 제20-0415748호(2006.05.01. 등록)

따라서 이러한 종래의 결점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 해결과제는, 물의 낙차가 비교적 작은 저 낙차의 관로에 설치하여 관로의 유속에 변화를 주지않고 터빈을 회전시키도록 함으로써 친환경 에너지를 활용한 수력 발전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 해결과제는, 물의 유속이 터빈 및 블레이드에 가해질 때 각속도를 높여 회전에너지를 극대화하여 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 해결과제는, 유속과 터빈 및 블레이드의 이동 방향이 일치되어 높은 효율을 얻으며 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 해결과제는, 터빈의 블레이드 수 및 반경을 조절하여 동일 유속에서 각속도를 높여 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 해결과제는, 블레이드 선단과 발전 안내부 사이에 일정 간격에 의한 속도수두를 만들어 다수의 블레이드에 동일 압력을 발생시켜 회전축에 블레이드 수에 상응하는 회전력을 발생시켜 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 입수관이 연결되는 입수관 연결구를 형성하며, 상기 입수관 연결구에서 입수구에 연결되는 입수 사각관과; 상기 입수 사각관이 연결되는 입수구의 안쪽으로 상측에 블레이드가 펼쳐지는 상부 배수부를 형성하고, 상기 상부 배수부의 하측으로 블레이드가 접혀지는 블레이드 안내부를 형성하며, 상기 배수부에서 입수되는 물을 배출하는 출수구를 형성한 한 쌍의 안내 가이드와; 상기 안내 가이드에 터빈축이 관통하여 설치되며 외경에서 일정한 간격에 형성되는 블레이드 홈의 안쪽에 블레이드의 보강부가 2면에서 결합하는 강성 보강홈을 설치하고, 상기 블레이드 홈에 고정축이 관통되도록 설치하되;
블레이드 안내부와 블레이드가 접혀지도록 좁게 형성되며 발전 안내부와 유속으로 펼쳐지도록 넓게 형성되며, 양쪽으로 터빈 커버가 터빈고정 스크류로 고정되어 안내 가이드의 안쪽 내부에서 회전 가능하게 결합하고, 터빈축이 안내 가이드를 관통하여 베어링으로 회전하도록 하는 터빈과; 상기 블레이드 홈에서 터빈의 터빈 커버에 고정축으로 연결하며 물의 유속으로 펼쳐지며 터빈을 회전시키는 블레이드와; 상기 출수구에 연결되며 출수관이 결합하는 출수관 연결구를 형성한 출수 사각관으로 이루어지는 관로용 수력 발전장치에 있어서,
상기 터빈은 양쪽으로 결합하는 터빈 커버의 사이에 패킹을 설치하고 일정한 간격에 블레이드 홈을 형성하여 블레이드가 결합하도록 설치하며,
상기 블레이드는 고정축이 관통되고 양쪽에서 유동 부싱으로 회전 가능하게 연결되며, 외측 선단이 블레이드 홈에서 돌출되고, 강성 보강홈과 2면에서 결합하는 보강부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

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본 발명은 물의 낙차가 비교적 작은 저 낙차의 관로에 적용하여 관로의 유속에 변화를 주지않고 터빈을 회전시키도록 함으로써 친환경 에너지를 활용한 수력 발전 가능한 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 관로의 다양한 크기와 유속에 영향을 받지 않고 관로의 크기 및 유속에 따라 발전 가능한 다양한 크기로 설치하며, 관로에서 일정한 간격으로 다양한 개수 또는 크기로 설치하여 효율적인 발전이 이루어지도록 하는 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 발전에 필요한 물의 양과 유속이 공급되는 관로에 연결되고, 회전하는 터빈에서 블레이드가 유속에 의해 펼쳐지거나 접혀지면서 유속에 의해 블레이드에 작용하는 하중을 충분하게 유지하는 강성보강 효과와 효율적인 발전이 이루어지도록 하는 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 관로에서 물의 유속과 터빈 및 블레이드의 이동 방향이 일치되어 높은 효율을 얻으며 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 터빈의 블레이드 수 및 반경을 조절하여 동일 유속에서 각속도를 높여 고효율의 발전이 이루어지도록 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 블레이드 선단과 발전 안내부 사이에서 일정 간격에서 공극에 의한 속도수두를 만들어 다수의 블레이드에 동일 압력을 발생시켜 회전하는 터빈의 회전축에 블레이드 수에 상응하는 회전력을 발생시켜 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 효과를 제공하는 것이다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 설치상태 사시도
도 2 는 본 발명의 설치상태에서 내부를 보인 사시도
도 3 은 본 발명의 설치상태를 나타낸 정면도
도 4 는 본 발명의 설치상태를 나타낸 평면도
도 5 는 본 발명의 설치상태를 나타낸 측면도
도 6 은 본 발명의 설치상태를 나타낸 정면 단면도
도 7 은 본 발명의 설치상태를 나타낸 평면 단면도
도 8 은 본 발명의 설치상태를 나타낸 측면 단면도
도 9 는 본 발명의 설치상태를 나타낸 안내 가이드의 정면 단면도
도 10 은 본 발명의 주요 부분에 대한 설치상태 확대도
도 11 은 본 발명의 블레이드가 없는 터빈의 정면도
도 12 는 본 발명의 블레이드가 접힌 상태의 요부확대 정면도
도 13 은 본 발명의 블레이드가 펼쳐진 상태의 요부확대 정면도
도 14 는 본 발명의 터빈과 블레이드에 대한 결합상태 측면 단면도

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부시킨 도면에 따라서 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 설치상태 사시도이고, 도 2는 본 발명의 설치상태에서 내부를 보인 사시도, 도 3은 본 발명의 설치상태를 나타낸 정면도, 도 4는 본 발명의 설치상태를 나타낸 평면도, 도 5는 본 발명의 설치상태를 나타낸 측면도, 도 6은 본 발명의 설치상태를 나타낸 정면 단면도, 도 7은 본 발명의 설치상태를 나타낸 평면 단면도, 도 8은 본 발명의 설치상태를 나타낸 측면 단면도, 도 9는 본 발명의 설치상태를 나타낸 안내 가이드의 정면 단면도를 나타낸 것이다.

물을 포함한 액체류를 공급하는 입수관(40)이 연결되는 입수관 연결구(41)가 전방에 원형으로 형성되고, 상기 입수관 연결구(41)의 일측으로 내, 외경이 사각형으로 형성되어 물을 공급하는 입수 사각관(42)이 입수구(31)의 전방에 연결되도록 한다.

상기 입수 사각관(42)이 연결되는 입수구(31)를 형성하는 한 쌍의 안내 가이드(30, 30a)를 형성하고, 상기 안내 가이드(30, 30a)는 가이드 고정볼트(35)로 결합하는 것이다.

상기 안내 가이드(30, 30a)의 후방에 형성하는 출수구(34)의 선단에는 내, 외경이 사각형으로 형성된 출수 사각관(51)이 연결되고, 상기 출수 사각관(51)에는 출수관 연결구(52)가 형성되어 출수관(50)을 연결한 후 물이 배출되도록 설치하는 것이다.

상기 안내 가이드(30, 30a)는 입수구(31)와 출수구(34)의 사이에 상측으로 유입된 물이 블레이드(20)를 회전시킨 후 배출되도록 하는 상부 배수부(32)를 상측에 형성하고, 상기 블레이드(20)가 접혀서 회전되도록 하는 블레이드 안내부(33)를 형성하는 것이다.

상기 터빈(10)과 터빈 커버(16)의 사이에는 패킹(25)이 설치되어 수밀을 유지하도록 한다.

상기 블레이드(20)가 일정한 간격으로 연결된 터빈(10)은 양쪽으로 터빈 커버(16)가 터빈고정 스크류(19)로 일체형이 되도록 고정되며, 터빈(10)의 중앙에 결합된 터빈축(11)은 안내 가이드(30, 30a)를 관통하도록 설치되고, 상기 터빈축(11)은 터빈축 부싱(17)과 베어링(18)으로 안내 가이드(30, 30a)에서 회전 가능하도록 설치한다.

상기 터빈축(11)은 안내 가이드(30, 30a)의 외측에서 축 커버(16)로 마감되도록 설치하는 것이다.

상기 상부 배수부(32)의 하측에는 외경으로 일정 간격에 설치되어 회전하면서 물에 의해 자연적으로 펼쳐지거나 접혀지는 블레이드(20)를 다수 개 설치한 터빈(10)이 터빈축(11)에 의해 회전하도록 설치한다.

상기 안내 가이드(30, 30a)의 내부에서 터빈(10)에 물을 공급하는 입수구(31)는 안쪽에서 상측 방향으로 물의 공급방향이 제어되도록 형성하여 상부 배수부(32)와 터빈(10)의 외경 사이에 공급되도록 하며, 하측으로 상기 블레이드 안내부(33)가 설치되어 터빈(10)이 회전할 때 블레이드(20)가 접히도록 설치된 후 상기 블레이드 안내부(33)의 우측 선단에는 출수구(34)가 형성되어 수평상태 또는 출구쪽으로 갈수록 넓어져 유량이 직진성을 갖고 쉽게 방출되도록 형성하는 것이다.

도 10은 본 발명의 주요 부분에 대한 설치상태 확대도이고, 도 11은 본 발명의 블레이드가 없는 터빈의 정면도, 도 12는 본 발명의 블레이드가 접힌 상태의 요부확대 정면도, 도 13은 본 발명의 블레이드가 펼쳐진 상태의 요부확대 정면도, 도 14는 본 발명의 터빈과 블레이드에 대한 결합상태 측면 단면도를 나타낸 것이다.

터빈(10)은 원형으로 이루어지며 일정한 간격에서 블레이드(20)가 접히면서 걸리지 않고 일정한 각도로 접히도록 하는 블레이드 홈(12)을 형성하고, 상기 블레이드 홈(12)의 일측에는 코너부분이 라운드 지게 형성되는 "┛"형태의 강성 보강홈(13)을 형성하는 것이다,

상기 터빈(10)에 형성한 강성 보강홈(13)에는 고정축(21)이 관통된 후 유동 부싱(22)으로 블레이드(20)가 회전 가능하게 결합하되;

상기 터빈(10)의 양쪽으로 설치한 터빈 커버(16)에 고정축(21)이 결합하여 고정 베어링(15) 또는 부싱으로 연결되며, 상기 고정축(21)의 외경에는 유동 부싱(22)이 결합하여 블레이드(20)가 회전하도록 설치하고, 상기 강성 보강홈(13)은 블레이드(20)가 세워지는 경우 보강부(23)와 후방과 하측에서 일치되는 결합상태를 제공하도록 형성하는 것이다.

상기 터빈(10)은 블레이드 안내부(33)에서 블레이드(20)가 접혀져 회전 이동하도록 좁게 형성되고, 발전 안내부(41)는 넓게 형성되어 유입되는 물에 의해 블레이드(20)가 펼쳐지며 회전이 이루어지도록 설치하는 것이다.

상기 블레이드(20)는 보강부(23)에서 수직으로 돌출되다가 선단에서 상측으로 유선형이 되도록 연결되고, 상기 보강부(23)에서 라운드형태로 연결된 후 블레이드 홈(12)과 일치하도록 수직으로 돌출되다가 상기 블레이드 홈(12)의 선단에서 하측으로 경사지게 형성되어 "

"와 같이 형성되며, 외측 선단은 접힌 상태에서 블레이드 홈(12)의 외측으로 일부가 돌출되어 유속에 의해 회전하여 펼쳐지거나 블레이드 안내부(33)에 걸려 접혀지도록 설치하는 것이다.

상기 블레이드(20)의 폭과 높이 및 크기는 관로 및 설치 위치의 유속과 발전량에 따라 다양하게 설치할 수 있는 것은 물론이다.

상기 블레이드(20)가 펼쳐지는 위치로부터 물이 방출되는 출수구(34)의 전방에 이르는 발전 안내부(41)가 같은 간격을 유지하며, 블레이드(20) 선단에서 발전 안내부(41)의 사이에 일정한 간격을 두는 공극을 통하여 속도수두를 만들어 다수의 블레이드(20)에 동일 압력을 발생시키도록 설치하는 것이다.

이러한 구성으로 이루어진 관로용 수력 발전장치는, 다양한 액체류를 공급하는 관로에 설치하는 것으로 입수관(40)의 선단을 연결하는 입수관 연결구(41)에서 원형이 사각형으로 형성되는 입수 사각관(42)에서 입수구(71)로 공급되도록 하고, 공급되는 물은 사각형의 입수구(71) 형태를 통하여 안쪽에서 상측 방향으로 이동하면서 터빈(10)과 상부 배수부(32) 사이의 공간에서 소정의 유속으로 이동하여 터빈(10)의 외측에 공급되는 것이다.

본 발명의 관로용 수력 발전장치를 설치하면 관로에서 수량과 경사도 및 압력에 따른 다양한 유속이 발생하게 되며, 유속에 의한 발전의 효율이 나타나는 경우에는 연속해서 설치하는 것이 가능하므로 저 낙차를 이용한 다양한 관로에서 친환경 에너지를 활용한 수력발전이 가능한 것이다.

본 발명은 관로에 연결한 상태에서 입수구(31)의 형태를 따라 물이 터빈(10)의 전방과 상부 배수구(32)의 하측으로 유도 및 안내하는 것이다.

상기 입수구(31)를 통과한 물이 터빈(10)의 전방 상측으로 공급되면 유속에 따라 터빈(10)의 외경에서 선단이 노출되도록 설치한 블레이드(20)가 블레이드 홈(12)에 접혀진 상태에서 세워지게 된다.

블레이드(20)는 고정축(21)을 통하여 블레이드 홈(12)의 내부에 설치된 상태에서 유동 부싱(22)을 통하여 회전 가능하도록 설치되어 있으므로 유속에 따라 회전하며 상부 배수부(32)의 내부에서 세워진 상태를 제공하고, 입수관(40)의 유속과 함께 블레이드(20)를 이동시키는 동력원이 발생하여 터빈(10)을 연속해서 회전시키는 회전동력원을 제공하는 것이다.

상기 블레이드(20)가 블레이드 홈(12)에서 세워지게 되면 보강부(23)와 강성 보강홈(12)이 "┛"형으로 코너부분과 라운드지게 일치된 상태를 제공하므로 보강부(23)는 강성 보강홈(12)의 후방과 내경 방향 등 2방향에서 일치된 상태를 제공하여 블레이드(20)에 유속으로 인하여 제공되는 하중이 작용하는 경우에도 안정되게 회전력을 제공할 수 있는 강성보강 효과를 제공하는 것이다.

즉, 블레이드(20)의 폭과 높이는 다양하게 적용하는 것이 가능하며, 터빈(10)의 외경에서 고정축(21)에 설치한 상태에서 유동 부싱(22)을 통하여 회전 가능하도록 설치하고, 블레이드(20)의 폭을 넓게 하는 경우에는 보강부(23)의 넓은 폭과 강성 보강홈(13)의 넓은 폭에서 균일하게 분포되는 하중이 작용하게 되므로 블레이드(20)와 터빈(10)에 무리를 주지 않고 발전할 수 있는 것이다.

상기 블레이드(20)와 터빈(10)은 재질에 따른 효율이 다양하게 나타나는 현상이 발생하지만, 비교적 가볍고 강한 금속재질을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 블레이드(20)는 상부 배수부(32)의 호상 형태를 지나면서 유속으로 접혀진 상태에서 펼쳐지며 터빈(10)이 회전하는 동력원을 제공하게 되고, 상부 배수부(32)를 지나게 되면 블레이드 안내부(33)에 이르게 되면서 블레이드(20)의 회전방향에서 한 부분이 걸려 자연적으로 접혀져 블레이드 홈(12)에 접혀진 상태로 블레이드 안내부(33)를 통과하며 동력이 소모되지 않도록 터빈(10)과 함께 회전하는 것이다.

특히, 물의 유속과 블레이드(20)의 이동 방향이 일치되어 터빈(10)을 회전시키므로 높은 효율을 얻어 고효율의 발전이 이루어지도록 하며,

터빈(10)에 설치하는 블레이드(20)의 수 및 반경을 조절하여 동일 유속에서 각속도를 높여 고효율의 발전이 이루어지도록 하고,

블레이드(20) 선단과 상부 배수부(32) 사이에서 일정 간격에 의한 속도수두를 만들고, 상부 배수부(32)의 내부에서 펼쳐진 상태로 수압을 받는 블레이드(20)에 동일 압력을 발생시키게 되고 상기 블레이드(20)가 발전 안내부(41)에서 펼쳐진 상태로 3∼8개가 회전하면서 터빈축(11)에 펼쳐진 블레이드(20) 수에 상응하는 회전력을 발생시켜 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 것이다.

상기 속도수두에 대하여 더욱 상세하게 설명하면, 상기 상부 배수부(32)는 터빈(10)의 외경과 일정 간격을 갖고 블레이드(20)가 펼쳐진 상태로 이동하며 상부 배수부(32)와 블레이드(20)의 끝단 간에 일정 간격을 유지하게 되므로 속도수두를 만들어 터빈(10)에 회전력을 주고 상부 배수부(32)의 내부 공간에서 각 블레이드(20)에 동일 유량과 압력을 제공하므로 하나의 블레이드(20)에 가해지는 유량과 유속을 통하여 상부 배수부(32)의 내부에 5개의 블레이드(20)가 펼쳐진 상태로 회전하는 경우에는 종래에 비하여 5배의 강한 회전력을 제공하여 고효율의 발전을 제공하는 것이다.

상기 상부 배수부(32)를 통과한 물은 상부 배수부(32)와 블레이드 안내부(33)의 사이인 출수구(34)를 통과한 후 빠져나가게 되며, 상기 출수구(34)를 비교적 길게 형성하여 블레이드(20)를 통과한 물의 흐름 방향이 굴곡된 이후에도 일직선으로 흐르도록 하고, 출수구(34)를 빠져나가는 물이 외부로 쉽게 빠져나가도록 하는 것이다.

상기 출수구(34)로 배출되는 물은 출수 사각관(51)의 사각형을 통과한 후 선단의 출수관 연결구(52)에서 출수관(50)으로 배출되는 것이다.

상기 터빈(10)은 양쪽의 터빈 커버(16)와의 사이에 패킹(25)을 설치하여 내부로 유입된 물이 순수하게 터빈(10)을 회전시키는 동력원으로 활용된 후 다시 배출되어 다른 부품에 영양을 미치지 않도록 하고, 터빈축(11)은 터빈축 부싱(17)과 베어링(18)에 의해 안내 가이드(30, 30a)에 설치한 상태에서 안정된 회전으로 발전이 이루어지도록 하는 것이다.

상기 안내 가이드(30, 30a)의 하측에 양쪽으로 설치하는 받침대(60)는 필요한 위치에 안정적으로 설치된 상태를 제공하는 것이다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 제안된 상세한 내용은 기재된 내용에 한정되는 것이 아니라, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 다양하게 실시할 수 있음은 당연하며, 이러한 정도의 실시는 모두 특허법이 정하는 유사기술 범위를 벗어날 수 없을 것이다.

본 발명은 유속이 발생하는 관로의 부분에 설치하는 블레이드와 터빈을 통하여 친환경 에너지를 활용한 전력을 효율적으로 생산할 수 있도록 하는 매우 유용한 발명을 제공하는 것이다.

10 : 터빈 11 : 터빈축
12 : 블레이드 홈 13 : 강성 보강홈
15 : 고정 베어링 16 : 터빈 커버
17 : 터빈축 부싱 18 : 베어링
20 : 블레이드 21 : 고정축
22 : 유동 부싱 23 : 보강부
25 : 패킹 30, 30a : 안내 가이드
31 : 입수구 32 : 상부 배수부
33 : 블레이드 안내부 34 : 출수구
40 : 입수관 41 : 입수관 연결구
42 : 입수 사각관 50 : 출수관
51 : 출수 사각관 52 : 출수관 연결구
60 : 받침대

Claims (13)

1. 입수관(40)이 연결되는 입수관 연결구(41)를 형성하며, 상기 입수관 연결구(41)에서 입수구(31)에 연결되는 입수 사각관(42)과; 상기 입수 사각관(42)이 연결되는 입수구(31)의 안쪽으로 상측에 블레이드(20)가 펼쳐지는 상부 배수부(32)를 형성하고, 상기 상부 배수부(32)의 하측으로 블레이드(20)가 접혀지는 블레이드 안내부(33)를 형성하며, 상기 배수부(32)에서 입수되는 물을 배출하는 출수구(34)를 형성한 한 쌍의 안내 가이드(30, 30a)와; 상기 안내 가이드(30, 30a)에 터빈축(11)이 관통하여 설치되며 외경에서 일정한 간격에 형성되는 블레이드 홈(12)의 안쪽에 블레이드(20)의 보강부(23)가 2면에서 결합하는 강성 보강홈(13)을 설치하고, 상기 블레이드 홈(12)에 고정축(21)이 관통되도록 설치하되;
   블레이드 안내부(33)와 블레이드(20)가 접혀지도록 좁게 형성되며 발전 안내부(41)와 유속으로 펼쳐지도록 넓게 형성되며, 양쪽으로 터빈 커버(15)가 터빈고정 스크류(19)로 고정되어 안내 가이드(30, 30a)의 안쪽 내부에서 회전 가능하게 결합하고, 터빈축(11)이 안내 가이드(30, 30a)를 관통하여 베어링(18)으로 회전하도록 하는 터빈(10)과; 상기 블레이드 홈(12)에서 터빈(10)의 터빈 커버(16)에 고정축(21)으로 연결하며 물의 유속으로 펼쳐지며 터빈(10)을 회전시키는 블레이드(20)와; 상기 출수구(34)에 연결되며 출수관(50)이 결합하는 출수관 연결구(52)를 형성한 출수 사각관(51)으로 이루어지는 관로용 수력 발전장치에 있어서,
   상기 터빈(10)은 양쪽으로 결합하는 터빈 커버(16)의 사이에 패킹(25)을 설치하고 일정한 간격에 블레이드 홈(12)을 형성하여 블레이드(20)가 결합하도록 설치하며,
   상기 블레이드(20)는 고정축(21)이 관통되고 양쪽에서 유동 부싱(22)으로 회전 가능하게 연결되며, 외측 선단이 블레이드 홈(12)에서 돌출되고, 강성 보강홈(13)과 2면에서 결합하는 보강부(23)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 관로용 수력 발전장치.
   
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7. 제 1항에 있어서,
   상기 블레이드(20)는 블레이드 홈(12)에 위치하며 관통되는 고정축(21)의 외경에 유동 부싱(22)으로 결합하고, 상기 고정축(21)의 양쪽 선단이 터빈 커버(16)와 고정 베어링(15)으로 회전 가능하게 결합하는 것을 특징으로 하는 관로용 수력 발전장치.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 안내 가이드(30, 30a)는 입수 사각관(42)이 연결되는 입수구(31)가 상측으로 형성되어 상부 배수부(32)와 연결된 후 물을 공급하도록 설치하고, 터빈(10)이 설치되는 상부 배수부(32)와 블레이드 안내부(33)를 형성하며, 후방으로 출수구(34)를 형성하는 것을 특징으로 하는 관로용 수력 발전장치.
   
9. 제 1항에 있어서,
   상기 입수 사각관(42)은 입수구(31)와 연결되며, 입수관(40)이 연결되는 원형의 입수관 연결구(41)가 형성되고, 상기 입수관 연결구(41)의 일측에 사각형의 내경을 갖도록 형성하여 안내 가이드(30, 30a)에 설치하는 것을 특징으로 하는 관로용 수력 발전장치.
   
10. 제 1항에 있어서,
    상기 출수 사각관(51)은 출수구(34)와 연결되며, 출수관(50)이 연결되는 원형의 출수관 연결구(52)가 형성되고, 상기 출수관 연결구(52)의 일측에 사각형의 내경을 갖도록 형성하여 안내 가이드(30, 30a)에 설치하는 것을 특징으로 하는 관로용 수력 발전장치.
    
11. 제 1항에 있어서,
    상기 상부 배수부(32)는 터빈(10)의 외경과 일정 간격을 갖고 블레이드(20)가 펼쳐진 상태로 이동하며 상부 배수부(32)와 블레이드(20)의 끝단 간에 일정 간격으로 속도수두를 만들어 터빈(10)에 회전력을 주고 상부 배수부(32)의 내부 공간에서 각 블레이드(20)에 동일 유량과 압력을 발생시키도록 설치하는 것을 특징으로 하는 관로용 수력 발전장치.
    
12. 제 1항에 있어서,
    상기 안내 가이드(30, 30a)는 하측에서 양쪽으로 설치한 받침대(60)에 결합하여 고정상태를 유지하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 관로용 수력 발전장치.
    
13. 제 1항에 있어서,
    상기 블레이드(20)는 터빈(10)의 블레이드 홈(12)에 결합하며 상부 배수부(32)의 물의 유속으로 3∼8개가 펼쳐진 상태로 펼쳐지며 선단과 상부 배수부(32)가 일정 간격을 두고 회전하도록 설치하는 것을 특징으로 하는 관로용 수력 발전장치.

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