KR101773513B1 - 소수력 발전장치 - Google Patents

소수력 발전장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101773513B1
KR101773513B1 KR1020160130556A KR20160130556A KR101773513B1 KR 101773513 B1 KR101773513 B1 KR 101773513B1 KR 1020160130556 A KR1020160130556 A KR 1020160130556A KR 20160130556 A KR20160130556 A KR 20160130556A KR 101773513 B1 KR101773513 B1 KR 101773513B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
blades
blade
flow path
shaft
rotor
Prior art date
Application number
KR1020160130556A
Other languages
English (en)
Inventor
김충범
김진수
Original Assignee
주식회사 오백볼트
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 주식회사 오백볼트 filed Critical 주식회사 오백볼트
Priority to KR1020160130556A priority Critical patent/KR101773513B1/ko
Priority to PCT/KR2016/011592 priority patent/WO2018070573A1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101773513B1 publication Critical patent/KR101773513B1/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
    • 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"
    • 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
    • F03B3/04—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto with substantially axial flow throughout rotors, e.g. propeller turbines
    • F03B3/06—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto with substantially axial flow throughout rotors, e.g. propeller turbines with adjustable blades, e.g. Kaplan turbines
    • 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
    • F03B3/16—Stators
    • 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
    • Y02E10/223—

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)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예는, 피치각(pitch angle, PA)이 가변되는 블레이드(blade, 220)들을 가진 수차(200), 물의 유량에 따라 블레이드(220)들의 피치각(PA)을 가변시키는 블레이드 제어수단(300), 수차(200)의 주위영역에 배치되며 블레이드(220)들의 선단 부분에 볼 조인트(ball joint, 430) 또는 유니버설 조인트(universal joint)에 의하여 연결된 회전자(400), 회전자(400)의 주위영역에 배치된 고정자(500)를 포함함으로써, 발전효율(발전량)을 큰 변동 없이 항시 일정한 수준으로 유지할 수 있고, 전반적으로 간단하고 경량이면서 콤팩트하게 구성할 수 있는, 소수력 발전장치를 제공한다.

Description

소수력 발전장치 {SMALL HYDROPOWER GENERATION APPARATUS}
본 발명의 실시예는 물이 가지는 위치에너지를 전기에너지(전력)로 변환하는 소규모 수력 발전장치에 관한 것이다.
일반적으로, 소수력 발전은 설비용량이 10,000㎾ 내지 15,000㎾ 미만인 소규모 수력 발전을 의미한다. 이러한 소수력 발전은, 원리 면에서 일반적인 대규모 수력 발전과 큰 차이가 있다 볼 수 없지만, 대규모 수력 발전이 환경 면에서 매우 부정적인 영향을 미치는 점을 고려한다면, 국지적인 지역 조건과 조화를 이루며 기술적으로 단순한 수력 발전이라 할 수 있다.
이와 같은 소수력 발전은, 청정 에너지이고 다른 형태의 재생 가능한 에너지원에 비하여 높은 에너지 밀도를 가지고 있기 때문에, 개발 가치가 큰 부존 자원으로 평가되어, 기술 개발 및 개발 지원사업이 미국과 유럽 등 선진국을 중심으로 이미 활발하게 진행되고 있다.
또한, 소수력 발전은, 다른 에너지원에 비하여 CO2 배출량이 적음에 따라 친환경적인 대표적 저탄소 녹색기술로 평가 받고 있으며, 신재생에너지 중 단위 용량당 에너지 생산량이 높은 편에 속하는 에너지원임에 따라 적용 요소 기술의 역사가 길고, 원자재의 해외 의존도가 비교적 낮은 실용적 에너지이다.
이전까지의 소수력 발전장치들을 살펴보면, 수로(개거, 배관, 하천 등)에 수로를 따라 흐르는 물의 위치에너지에 의하여 회전 가능하게 설치된 수차 및 수차의 기계에너지를 전기에너지(전력)로 변환하는 발전기를 포함한다.
그런데, 이전까지의 소수력 발전장치들은, 수차의 블레이드(blade)들이 고정된 구조를 가지는 점 때문에, 물의 유량 변화에 따라 발전기에 의한 발전효율(발전량)이 결정되는 문제가 있다. 즉, 물의 유량이 감소되면, 발전효율이 저하될 수밖에 없으므로 발전량을 일정한 수준으로 유지할 수 없는 문제 등이 있는 것이다.
또한, 이전까지의 소수력 발전장치들은, 발전기를 구성하는 고정자와 회전자가 수차와 별도의 공간에 설치되는 등 구조적으로 복잡하기 때문에, 경량화나 콤팩트화 면에서 불리한 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1292630호(2013.08.02.) 대한민국 등록특허공보 제10-1654899호(2016.09.07.)
본 발명의 실시예는 물의 유량 변화에 능동적으로 대처할 수 있는 소수력 발전장치를 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 경량화, 단순화 및 콤팩트화 면에서 한층 더 유리한 소수력 발전장치를 제공하는 데 목적이 있다.
해결하고자 하는 과제는 이에 제한되지 않고, 언급되지 않은 기타 과제는 통상의 기술자라면 이하의 기재로부터 명확히 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 물이 유입되는 유입구(101)와 물이 유출되는 유출구(102) 및 상기 유입구(101)와 상기 유출구(102)를 연결하는 내부의 유로(103)를 가진 케이싱(casing, 100)과; 상기 유로(103) 상에 물이 상기 유로(103)를 따라 흐르는 유동방향으로 배치된 회전축(210)과; 상기 회전축(210)의 외주에 각각 상기 회전축(210)에 대한 교차방향의 축(이하, 블레이드 축이라 한다)(221)을 중심으로 회전 가능하도록 장착되어 회전각도에 따라 피치각(pitch angle, PA)이 가변되며 상기 회전축(210)의 외주방향을 따라 간격을 두고 배치된 블레이드(blade, 220)들과; 상기 유로(103)로 유입되는 물의 유량에 따라 상기 블레이드 축(221)을 중심으로 상기 블레이드(220)들을 회전시켜 상기 피치각(PA)을 가변시키는 블레이드 제어수단(300)과; 상기 회전축(210)을 중심으로 상기 블레이드(220)들의 주위영역을 따라 간격을 두고 배치된 자석(410)들을 가진 회전자 본체(410, 420) 및 상기 블레이드(220)들의 선단 부분에 상기 블레이드(220)들이 각각 상기 블레이드 축(221)을 중심으로 회전 가능하도록 상기 회전자 본체(410, 420)를 연결하는 조인트(joint, 430)로 구성된 회전자(400)와; 상기 케이싱(100)에 구비되고 상기 회전자(400)의 주위영역에 배치되며 코일(coil)을 가진 고정자(500)를 포함하는, 소수력 발전장치가 제공될 수 있다.
상기 블레이드 제어수단(300)은, 상기 유로(103)로 유입되는 물의 유량을 측정하는 유량계(310)와; 상기 블레이드 축(221)을 중심으로 상기 블레이드(220)들을 동일방향으로 함께 회전시키는 블레이드 구동유닛(320)과; 상기 유량계(310)로부터의 측정값에 따라 상기 블레이드 구동유닛(320)의 작동을 컨트롤하는 제어부(330)를 포함할 수 있다.
상기 블레이드 제어수단(300)에 의하면, 상기 유로(103)로 유입되는 물의 유량(상기 유량계(310)에 의하여 측정된 값)에 따라 상기 블레이드 축(221)을 중심으로 상기 블레이드(220)들을 함께 회전시킴으로써, 물이 통과하는 유로(103)의 단면적을 감소시키거나 증대시켜 발전량을 큰 변동 없이 일정한 수준으로 유지할 수 있다. 일례로, 상기 유로(103)로 유입되는 물의 유량이 감소되면, 블레이드(220)들의 피치각(PA)을 크게 조절하여 물이 통과할 수 있는 유로(103)의 단면적을 보다 감소시킬 수 있다. 물론, 이 반대의 경우에는 블레이드(220)들의 피치각(PA)을 작게 조절하여 물이 통과할 수 있는 유로(103)의 단면적을 보다 증대시킬 수 있다.
상기 회전축(210)은 내부가 빈 구조를 가지도록 구성될 수 있다. 그리고, 상기 블레이드 구동유닛(320)은, 상기 회전축(210)의 내부 빈 공간에 배치되며, 구동모터(321) 및 상기 구동모터(321)로부터의 동력을 상기 블레이드(220)들의 상기 블레이드 축(221)에 전달하는 기어식 전동기구(322, 323)를 포함할 수 있다.
상기 회전자 본체(410, 420)는 상기 자석(410)들을 지지하는 고리 형상 구조의 프레임(frame, 420)을 포함할 수 있다.
상기 블레이드(220)들이 상기 블레이드 축(221)을 중심으로 회전 가능하도록 상기 블레이드(220)들과 상기 회전자 본체(410, 420)를 연결하는 상기 조인트(430)들은 볼 조인트(ball joint)일 수도 있고 유니버설 조인트(universal joint)일 수도 있다.
과제의 해결 수단은 이하에서 설명하는 실시예, 도면 등을 통하여 보다 구체적이고 명확하게 될 것이다. 또한, 이하에서는 언급한 해결 수단 이외의 다양한 해결 수단이 추가로 제시될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 피치각(pitch angle, PA)이 가변되는 복수 개의 블레이드(blade, 220)를 포함하고, 블레이드 제어수단(300)을 이용, 유입되는 물의 유량에 따라 블레이드(220)들의 피치각(PA)을 적절히 가변시키기 때문에, 발전효율(발전량)을 큰 변동 없이 항시 일정한 수준으로 유지할 수 있다.
또한, 자석(410)들을 가진 회전자 본체(410, 420)가 블레이드(220)들의 선단 부분에 블레이드(220)들의 피치각(PA) 가변이 가능하도록 조인트(joint, 430)에 의하여 연결되기 때문에, 피치각 가변형의 블레이드(220)들을 가진 수차(200)의 주변영역에 회전자(400)를 수차(200)와 함께 회전 가능하도록 단순한 구조에 의하여 장착할 수 있고, 이에 따라 전반적으로 경량이면서 콤팩트하게 구성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소수력 발전장치가 도시된 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 소수력 발전장치가 도시된 횡단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 소수력 발전장치의 블레이드 제어수단이 도시된 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 참조하는 도면에서 구성요소의 크기나 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명하는 데 사용되는 용어는 주로 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자의 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 용어에 대해서는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 해석하는 것이 마땅하겠다.
본 발명의 실시예에 따른 소수력 발전장치는, 수차(도 1 및 도 2의 도면부호 200 참조)를 포함하는바, 개거나 배관, 하천 등의 수로에 수차가 수로를 따라 흐르는 물의 위치에너지에 의하여 회전운동 가능하게 설치된다. 도 1 내지 도 3에는 본 발명의 실시예에 따른 소수력 발전장치가 도시되어 있다.
도 1, 도 2 등에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 소수력 발전장치는, 수로를 따라 흐르는 물이 유입되고 유입된 물이 내부영역을 통과하여 유출되는 케이싱(casing, 100), 케이싱(100)의 내부에서 케이싱(100)을 통과하는 물의 위치에너지에 의하여 회전되며 설정범위 이내에서 피치각(pitch angle, PA)이 가변되는 복수 개의 블레이드(blade, 220)를 가진 수차(200), 케이싱(100)에 유입되는 물의 유량에 따라 블레이드(220)들의 피치각(PA)을 적절하게 조절하는 블레이드 제어수단(300) 및 수차(200)의 기계에너지를 전기에너지(전력)로 변환하는 발전기(도면부호 400 및 500 참조)를 포함한다.
케이싱(100)은, 길이방향 한쪽의 제1개방단부(도면부호 101 참조), 길이방향 다른 쪽의 제2개방단부(도면부호 102 참조) 및 한쪽의 제1개방단부와 다른 쪽의 제2개방단부를 연결하는 내부공간(도면부호 103 참조)을 가진다. 이러한 케이싱(100)은, 제1개방단부를 물이 유입되는 유입구(101)로 하고, 제2개방단부를 물이 유출되는 유출구(102)로 하며, 내부공간을 물이 흐르는 유로(103)로 한다. 바람직하게는, 케이싱(100)은 일정한 길이를 가진 직선 구조의 원통 형상으로 형성된다.
수차(200)는 유로(103) 상에 물이 유로(103)를 따라 흐르는 유동방향으로 배치된 회전축(210)을 포함한다. 회전축(210)은 회전축(210)의 길이방향 한쪽 단부와 다른 쪽 단부를 각각 회전 가능하도록 지지하기 위한 베어링유닛(bearing unit) 및 베어링유닛을 케이싱(100)에 지지시키는 복수의 마운팅 암(mounting arm)에 의하여 위치가 고정될 수 있다.
수차(200)를 구성하는 블레이드(220)들은 회전축(210)의 외주에 각각 회전축(210)의 길이방향에 대한 교차방향(직교방향을 포함한다)의 블레이드 축(221)을 중심으로 회전 가능하게 장착된다. 그러므로, 블레이드(220)들은 블레이드 축(221)을 중심으로 한 회전각도에 따라 피치각(pitch angle, PA)이 가변된다. 바람직하게는, 블레이드(220)들은 회전축(210)의 외주방향을 따라 서로 이격되도록 일정한 간격을 두고 배치된다.
블레이드(220)들의 피치각(PA)을 가변시키면, 수차(200)가 물에 의하여 회전되는 속도를 변경시킬 수 있다. 블레이드(220)들의 피치각(PA)에 따라 물이 통과하는 유로(103)의 단면적이 가변(증대되거나 감소)되기 때문이다. 예를 들어, 블레이드(220)들의 피치각(PA)을 유로(103)의 길이방향(물의 유동방향)을 기준으로 0도에 근접하도록 작게 조절하면, 유로(103)의 단면적은 상대적으로 증대된다. 이와 반대로, 블레이드(220)들의 피치각(PA)을 유로(103)의 길이방향(물의 유동방향)을 기준으로 45도 내지 90도에 이르도록 크게 조절하면, 유로(103)의 단면적은 상대적으로 감소된다.
구체적으로 도시하지 않았으나, 블레이드(220)들은 뒤틀린 형태를 가진 타입을 적용하는 것이 바람직하다.
도 2, 도 3 등을 참조하면, 블레이드 제어수단(300)은, 발전기(도면부호 400 및 500 참조)에 의한 발전효율을 일정한 수준으로 유지하기 위하여, 유입구(101)를 통하여 유로(103)로 유입되는 물의 유량에 따라 블레이드 축(221)을 중심으로 블레이드(220)들을 회전시켜 블레이드(220)들의 피치각(PA)을 가변시킨다. 블레이드 제어수단(300)은 유량계(310), 블레이드 구동유닛(blade driving unit, 320) 및 제어부(330)를 포함한다.
유량계(310)는 유로(103)로 유입되는 물의 유량을 측정한다. 유량계(310)는, 유입구(101)에 배치될 수도 있고, 수로에서 유입구(101)와 인접하도록 배치될 수도 있다.
블레이드 구동유닛(320)은 블레이드(220)들을 동시에 동일방향으로 회전시켜 블레이드(220)들의 피치각(PA)을 동시에 가변시킨다. 블레이드 구동유닛(320)은 회전축(210)은 내부에 배치된다. 이를 위하여, 회전축(210)은 내부가 빈 구조를 가지도록 구성된다. 블레이드 구동유닛(320)은 구동모터(321) 및 전동기구(322, 323)를 포함한다.
구동모터(321)는, 모터 축을 포함하고, 모터 축이 회전축(210)의 길이방향과 나란하도록 배치된다. 전동기구(322, 323)는, 구동모터(321)의 모터 축에 장착되어 구동모터(321)에 의하여 회전되는 구동베벨기어(driving bevel gear, 322) 및 블레이드(220)들의 블레이드 축(221)에 각각 장착되며 구동베벨기어(322)와 맞물린 종동베벨기어(driven bevel gear, 323)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 소수력 발전장치는 구동모터(321)가 발전기(도면부호 400 및 500 참조)에 의하여 획득된 전력으로 작동하도록 구성될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 발전기(도면부호 400 및 500 참조)는 회전자(400) 및 고정자(500)를 포함한다.
회전자(400)는 회전자 본체(410, 420) 및 조인트(joint, 430)들을 포함한다. 회전자 본체(410, 420)는 회전축(210)을 중심으로 수차(200)의 주위영역을 따라 서로 이격되도록 일정한 간격을 두고 배치된 복수 개의 자석(410) 및 서로 이격된 자석(410)들을 지지하는 고리형 구조의 프레임(frame, 420)을 포함한다. 조인트(430)들은 블레이드(220)들의 선단 쪽 부분에 각각 블레이드(220)들이 블레이드 축(221)을 중심으로 회전 가능하도록 회전자 본체(410, 420)를 연결한다.
자석(410)으로는 영구자석을 적용하는 것이 바람직하다. 조인트(430)로는 볼 조인트(ball joint) 또는 유니버설 조인트(universal joint)를 적용하는 것이 바람직하다.
고정자(500)는 코일(coil)을 가진다. 고정자(500)는 회전자(400)의 주위영역에 배치된다. 고정자(500)는 케이싱(100)의 외주에 배치될 수 있다. 바람직하게는, 케이싱(100)은 고정자(500)를 구성하는 코어(core)로서의 역할을 하도록 구성되고, 고정자(500)의 코일은 코어의 역할을 하는 케이싱(100)의 외주에 감길 수 있다.
살펴본 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 소수력 발전장치는, 물이 유입구(101)를 통하여 유로(103)로 유입되면 유입된 물이 유출구(102)를 통하여 유출되는 과정에서 블레이드(220)들에 작용하는 에너지에 의하여 수차(200)가 회전축(210)을 중심으로 회전된다. 그러면, 회전자(400)가 수차(200)와 동일방향 및 동일속도로 회전되고, 자석(410)들을 가진 회전자(400)와 코일을 가진 고정자(500)를 포함하는 발전기에서는 전자기 유도(electromagnetic induction) 현상에 의하여 전력이 생산된다.
이와 같은 발전과정 중 유로(103)로 유입되는 물의 유량이 변화되면, 제어부(330)는 블레이드 구동유닛(320)을 작동시킨다. 예를 들어, 유량계(310)에 의한 측정값이 감소되면(유량 감소), 블레이드(220)들의 피치각(PA)이 커지는 방향으로 블레이드(220)들을 회전시켜 수차(200)의 회전속도 감소 현상을 방지(수차(200)의 회전속도를 일정한 수준으로 유지)할 수 있다.
구동모터(321)가 작동되면, 구동베벨기어(322)가 회전되고, 아울러 종동베벨기어(323)들이 동시에 회전되어, 블레이드(220)들이 동시에 동일방향으로 회전되면서 블레이드(220)들의 피치각(PA)이 가변된다. 이때, 블레이드(220)들이 회전자 본체(410, 420)에 조인트(볼 조인트 또는 유니버설 조인트, 430)에 의하여 블레이드 축(221)을 중심으로 회전 가능하도록 연결되기 때문에, 회전자(400)가 수차(200)와 함께 회전되고 있는 상태에서 블레이드(220)들의 피치각(PA)을 가변시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 소수력 발전장치는, 회전자 본체(410, 420)가 블레이드(220)들의 선단 쪽에 연결되는바, 블레이드(220)들과 회전자 본체(410, 420)의 연결에는, 회전자 본체(410, 420)를 포함하는 회전자(400)가 회전축(210)을 중심으로 블레이드(220)들과 함께 회전될 수 있고, 블레이드(220)들의 피치각(PA) 가변이 가능하게 하기 위하여, 볼 조인트 또는 유니버설 조인트와 같은 조인트(430)가 이용된다.
회전자 본체(410, 420)가, 블레이드(220)들에 연결되는 구조가 아닌, 회전축(210)에 연결되는 구조를 적용하면, 블레이드(220)들의 전방 또는 후방(유출 측 또는 유입 측)에는 회전자 본체(410, 420)를 회전축(210)에 지지시키는 구성이 배치될 수밖에 없는바, 블레이드(220)들의 전방 또는 후방에서 회전자 본체(410, 420)를 회전축(210)에 지지시키는 구성은 유입구(101)로 유입된 후 블레이드(220)들 쪽을 향하는 물의 흐름을 방해하는 요소 또는 블레이드(220)들을 거쳐서 유출구(102) 쪽을 향하는 물의 흐름을 방해하는 요소로 작용하므로(물이 블레이드(200)에 작용하는 힘을 약화시켜, 결과적으로 발전효율을 저하시키는 요소로 작용한다) 바람직하다고 할 수 없다.
또한, 블레이드(220)들의 전방 또는 후방에서 회전자 본체(410, 420)를 회전축(210)에 지지시키는 구성은 회전자 본체(410, 420)가 전방 또는 후방(유출 측 또는 유입 측)으로 이동된 거리만큼 케이싱(100) 등의 길이 증대가 요구되어 구조 단순화 및 콤팩트화 면에서 불리할 수밖에 없으므로 바람직하다고 할 수 없다.
이상에서는 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 통상의 기술자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 설명한 기술적 사상은, 각각 독립적으로 실시될 수도 있고, 둘 이상이 서로 조합되어 실시될 수도 있다.
100 : 케이싱
101 : 유입구
102 : 유출구
103 : 유로
210 : 회전축
220 : 블레이드
300 : 블레이드 제어수단
310 : 유량계
320 : 블레이드 구동유닛
321 : 구동모터
322 : 구동베벨기어
323 : 종동베벨기어
330 : 제어부
400 : 회전자
410 : 자석
420 : 회전자 프레임
430 : 조인트
500 : 고정자
PA : 블레이드들의 피치각

Claims (4)

  1. 유입구(101)와 유출구(102) 및 상기 유입구(101)와 상기 유출구(102)를 연결하는 내부의 유로(103)를 가진 케이싱(casing, 100)과;
    상기 유로(103) 상에 물이 상기 유로(103)를 따라 흐르는 유동방향으로 배치되며 회전 가능한 회전축(210)과;
    상기 회전축(210)의 외주에 각각 상기 회전축(210)에 대한 교차방향의 축(이하, 블레이드 축이라 한다)(221)을 중심으로 회전 가능하도록 장착되어 상기 회전축(210)과 함께 회전되고 상기 블레이드 축(221)을 중심으로 하는 회전각도에 따라 피치각(pitch angle, PA)이 가변되며 상기 회전축(210)의 외주방향을 따라 간격을 두고 배치된 블레이드(blade, 220)들과;
    상기 유로(103)로 유입되는 물의 유량에 따라 상기 블레이드 축(221)을 중심으로 상기 블레이드(220)들을 회전시켜 상기 피치각(PA)을 가변시키는 블레이드 제어수단(300)과;
    상기 케이싱(100) 내의 유로(103)에서 상기 회전축(210)을 중심으로 상기 블레이드(220)들의 주위영역을 따라 간격을 두고 배치된 자석(410)들을 가진 회전자 본체(410, 420) 및 상기 회전자 본체(410, 420)에 상기 자석(410)들이 상기 회전축(210)과 함께 회전 가능함과 아울러 상기 블레이드(220)들이 각각 상기 블레이드 축(221)을 중심으로 회전 가능하도록 상기 블레이드(220)들의 선단 부분을 연결하는 조인트(joint, 430)로 구성된 회전자(400)와;
    상기 케이싱(100)에 구비되고 상기 회전자(400)의 주위영역에 배치되며 코일(coil)을 가진 고정자(500)를 포함하는,
    소수력 발전장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 블레이드 제어수단(300)은,
    상기 유로(103)로 유입되는 물의 유량을 측정하는 유량계(310)와;
    상기 블레이드 축(221)을 중심으로 상기 블레이드(220)들을 동일방향으로 함께 회전시키는 블레이드 구동유닛(320)과;
    상기 유량계(310)로부터의 측정값에 따라 상기 블레이드 구동유닛(320)의 작동을 컨트롤하는 제어부(330)를 포함하는,
    소수력 발전장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 회전축(210)은 내부가 빈 구조를 가지도록 구성되고,
    상기 블레이드 구동유닛(320)은,
    상기 회전축(210)의 내부 빈 공간에 배치되며,
    구동모터(321) 및 상기 구동모터(321)로부터의 동력을 상기 블레이드(220)들의 상기 블레이드 축(221)에 전달하는 기어식 전동기구(322, 323)를 포함하는,
    소수력 발전장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전자 본체(410, 420)는 상기 자석(410)들을 지지하는 고리 형상 구조의 프레임(frame, 420)을 포함하고,
    상기 조인트(430)는 볼 조인트(ball joint) 또는 유니버설 조인트(universal joint)인,
    소수력 발전장치.
KR1020160130556A 2016-10-10 2016-10-10 소수력 발전장치 KR101773513B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160130556A KR101773513B1 (ko) 2016-10-10 2016-10-10 소수력 발전장치
PCT/KR2016/011592 WO2018070573A1 (ko) 2016-10-10 2016-10-14 소수력 발전장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160130556A KR101773513B1 (ko) 2016-10-10 2016-10-10 소수력 발전장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101773513B1 true KR101773513B1 (ko) 2017-08-31

Family

ID=59760928

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160130556A KR101773513B1 (ko) 2016-10-10 2016-10-10 소수력 발전장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101773513B1 (ko)
WO (1) WO2018070573A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190098279A (ko) * 2018-02-08 2019-08-22 김윤철 볼 밸브

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108757294B (zh) * 2018-06-07 2023-06-06 宁德职业技术学院 基于波浪能的新型可再生能源采集利用设备和方法
CN113235532B (zh) * 2021-01-28 2023-01-20 南京智慧阳光科技有限公司 一种具有水渠防护功能的农田放水装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101176008B1 (ko) * 2011-05-31 2012-08-21 동아대학교 산학협력단 가변익 터빈 밸브

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101292630B1 (ko) * 2011-01-26 2013-08-02 신영산 수압 및 유량조절 소수력발전기
KR101371601B1 (ko) * 2011-10-07 2014-03-07 (주)큰나무 소수력 복합발전시스템
DE102011085950A1 (de) * 2011-11-08 2013-05-08 Wobben Properties Gmbh Turbine für eine Wasserkraftanlage und Wasserkraftanlage
KR101369522B1 (ko) * 2012-03-09 2014-03-07 주식회사 한라 고효율 소수력발전장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101176008B1 (ko) * 2011-05-31 2012-08-21 동아대학교 산학협력단 가변익 터빈 밸브

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190098279A (ko) * 2018-02-08 2019-08-22 김윤철 볼 밸브
KR102025224B1 (ko) * 2018-02-08 2019-09-25 김윤철 볼 밸브

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018070573A1 (ko) 2018-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8067850B2 (en) Method for creating a low fluid pressure differential electrical generating system
CN102132038B (zh) 涡轮机和用于涡轮机的转子
KR101773513B1 (ko) 소수력 발전장치
WO2010117621A3 (en) In-pipe hydro-electric power system and turbine
JP2012112320A (ja) 水流発電装置
CN103397974A (zh) 磁悬浮水轮发电机
JP5809126B2 (ja) マイクロ水力発電機
KR102024907B1 (ko) 벌브형 수차의 블레이드 개폐 조절장치
CN203394678U (zh) 直接水轮发电机
KR102079827B1 (ko) 비접촉 전동식 소수력 발전장치
CN106523248A (zh) 水力卧式螺管转子发电机组及其发电站
KR101638142B1 (ko) 수차를 이용한 발전장치
RU2663969C1 (ru) Модуль выработки электроэнергии
JP2010223207A (ja) 垂直型反動風車発電機
CN103388548A (zh) 直接水轮发电机
CN203383973U (zh) 磁悬浮水轮发电机
KR101638147B1 (ko) 수차를 이용한 발전기
CN106014767A (zh) 一种中通反装定桨贯流式水轮发电机
CN106014772A (zh) 一种双转子中通平装定桨贯流式水轮发电机
KR101222289B1 (ko) 동축 반전형 프로펠러 수차 발전기
CN106050531A (zh) 一种高效反装水斗式水轮发电机
CN206712607U (zh) 鼓形发电机及管道发电装置
CN206753801U (zh) 叶轮增压稳速发电机及管道发电装置
KR102299629B1 (ko) 수력 발전에서의 방출수를 이용한 발전 시스템
KR20170046985A (ko) 통회전식 수력 발전장치

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant