KR102134630B1 - Inverted small hydraulic device - Google Patents

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진근영
함상우
정창호
최상인
유경석
이규한
최지웅
김태윤
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강원대학교산학협력단
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 소형 수력 발전 장치는, 회전축을 중심으로 회전하도록 구성되며, 복수 개의 블레이드가 회전 방향을 따라 이격되어 설치되는 로터와; 로터가 내부에 수용되며, 로터로 물을 가이드하는 입수부와 로터를 지나 물이 배출되는 출수부를 포함하는 하우징과; 하우징의 입수부에 설치되며, 하우징의 외부로부터 내부로 물이 유입되도록 구성되는 노즐;을 포함하고, 노즐이 하우징의 하부에 위치되고, 로터의 회전축이 노즐보다 하우징의 상부에 위치되어 노즐로부터 유입된 물이 블레이드와 접촉하여 로터를 회전시키고 출수부로 배출될 수 있다.A small hydro power generation apparatus according to an embodiment of the present invention is configured to rotate around a rotation axis, and a plurality of blades are installed spaced apart along the rotation direction; A housing in which the rotor is accommodated, and includes an inlet portion for guiding water to the rotor and an outlet portion through which water is discharged past the rotor; Included in the inlet of the housing, the nozzle is configured to flow water into the interior from the outside of the housing; including, the nozzle is located in the lower portion of the housing, the rotation axis of the rotor is located in the upper portion of the housing than the nozzle flows from the nozzle The wet water may contact the blade to rotate the rotor and be discharged to the outlet.

Description

도립형 소형 수력 발전 장치{INVERTED SMALL HYDRAULIC DEVICE}INVERTED SMALL HYDRAULIC DEVICE

본 발명에 따른 도립형 소형 수력 발전 장치는 수력 발전을 하기 위한 장치에 관한 것이다.The inverted small-sized hydroelectric power generation apparatus according to the present invention relates to a device for hydroelectric power generation.

도 12는 종래 수력 발전 장치 체계의 개요도이다. 도 12를 참조하면, 이러한 종래 수력 발전 장치(100)를 효율적으로 운용하기 위해서는 해당 수력 발전 장치마다 정해져 있는 충분한 높이의 낙차(수두 혹은 물의 높이)를 확보해야만 하며, 이를 만족시키기 위해서 방대한 규모의 부대 시설이 필요로 한다는 문제점이 있다.12 is a schematic diagram of a conventional hydro power generation system. Referring to FIG. 12, in order to efficiently operate the conventional hydroelectric power generation apparatus 100, a sufficient height drop (head or water height) defined for each hydroelectric power generation apparatus must be secured, and a large-scale unit is required to satisfy this condition. There is a problem that the facility is required.

구체적으로, 종래 수력 발전 장치(100)는 파워 하우스(Power house; 700)의 내부에 설치되며, 발전을 위한 낙차를 확보하기 위한 수압관 구간(Penstock; 600), 수압관 구간(600)에 진입하기 전 일정량의 물을 모아두는 취수지(Forebay; 500), 취수지(500)에 항상 일정량의 물을 대기 위한 파워 채널(Power channel; 400), 필요 유량보다 과도한 물이 들어올 때를 대비한 배수로(Spilway; 300), 최초의 수원에서 물을 확보하기 위한 둑 및 취수구(Weir and Intake; 200), 마지막으로 수력 발전을 마친 물을 배출하기 위한 방수로(Tairace; 800)의 건설이 필수적으로 필요하며, 수질에 따라 수력 발전 장치의 고장을 방지하기 위해 침사지 등의 추가적인 시설이 필요하다는 문제점이 있다.Specifically, the conventional hydro power generation device 100 is installed inside the power house (Power house) 700, enters the water pressure pipe section (Penstock; 600), the water pressure pipe section 600 to secure a drop for power generation A water intake (Forebay; 500) that collects a certain amount of water before, a power channel (400) that always waits for a certain amount of water in the water intake (500), a drainage in case of excess water than required flow (Spilway; 300), Weir and Intake (200) to secure water from the original water source, and finally, the construction of a waterway (Tairace; 800) for discharging water after hydropower generation is essential. In addition, there is a problem in that additional facilities such as a sedimentary basin are needed to prevent the failure of the hydro power generation device depending on the water quality.

종래 수력 발전 장치 체계를 구성하기 위해 거대한 저수지를 조성하는 등의 광범위한 토목 공사가 필요하거나 이를 최대한 억제하기 위해 적절한 형상의 지형이 필요로 하는 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명에서 제안할 소형 수력 발전 장치가 목표로 하는 100kW이하의 전력을 생산하는 ‘소수력 발전'을 위해서도 대규모의 토목공사와 설비, 노동력 등을 요하게 된다.It can be seen that a wide range of civil engineering works, such as the creation of a huge reservoir, are required to construct a conventional hydro power generation system, or an appropriately shaped terrain is required to minimize this. In addition, large-scale civil works, equipment, labor, etc. are required for the'small-hydro power generation' in which the small-sized hydro power generation device proposed in the present invention produces less than 100 kW of power.

뿐만 아니라, 낙차가 3m 미만이거나 0m 이며 유속이 0.5m/s 이상으로 정의되는 초저낙차 수자원으로는 소규모 하천, 상하수도, 농수로 등의 관개시설, 각 종 플랜트나 기타 설비들의 출수구처럼 수력발전 설비의 운용을 고려하지 않고 구성된 수로들이 있으며, 이러한 초소수력 발전 후보지들은 일반적인 수력발전 대비 낙차와 유량이 매우 부족하고 기존 수로들의 구조와 형상을 변경할 수 없기 때문에 전통적인 수력발전의 경우와 달리 토목 공사를 통한 담수 설비 확충 또한 불가능하다. In addition, water resources such as irrigation facilities such as small-scale rivers, water and sewage, agricultural waterways, and outlets of various plants and other facilities are used as ultra-low-fall water resources with a drop of less than 3 m or 0 m and a flow rate of 0.5 m/s or more. There are waterways constructed without considering, and these superhydroelectric power generation candidates have very low drop and flow rate compared to general hydropower generation, and cannot change the structure and shape of existing waterways. Expansion is also impossible.

이러한 초저낙차 상황에서 정격발전이 가능한 종래의 수력 발전 장치는 아직까지 존재하지 않는데, 노즐, 하우징, 로터를 모두 포함한 전통적 횡류수차 방식의 수력 발전 장치의 크기와, 기존 수로에 추가적인 토목공사 없이 설치되는 초소수력 발전의 특성을 고려하였을 때, 초저낙차에서는 주어진 낙차의 1/3 이상을 수력 발전 장치의 구조물 높이로 인해 손실이 되기에 효과적인 발전을 할 수 없게 되기에 그러하다.In this ultra-low drop situation, there is no conventional hydro power generation device capable of rated power generation, but the size of a traditional cross-flow water turbine type hydro power generation device including a nozzle, a housing, and a rotor is installed without additional civil engineering work. Considering the characteristics of the super-hydro power generation, it is because in the ultra-low drop, more than one-third of the given drop cannot be effectively developed to be lost due to the height of the structure of the hydro power generation device.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 소형 수력 발전 장치를 개발함에 있어서 취수구에서부터 방수로에 이르는 방대한 규모의 부대시설을 사용하지 아니하고, 농수로, 관개수로, 정비된 하천 등 다양한 종류의 기존 수로 시설에 설치 가능한 소형 수력 발전 장치를 제공하고자 한다.The present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and does not use a large-scale subsidiary facility ranging from a water intake to a waterway in developing a small hydro power generation device, and uses various types of existing waterways, such as agricultural waterways, irrigation canals, and maintained rivers. It is intended to provide a small hydro power generation device that can be installed in a facility.

본 발명의 실시예에 따른 소형 수력 발전 장치는, 회전축을 중심으로 회전하도록 구성되며, 복수 개의 블레이드가 회전 방향을 따라 이격되어 설치되는 로터와; 로터가 내부에 수용되며, 로터로 물을 가이드하는 입수부와 로터를 지나 물이 배출되는 출수부를 포함하는 하우징과; 하우징의 입수부에 설치되며, 하우징의 외부로부터 내부로 물이 유입되도록 구성되는 노즐;을 포함하고, 노즐이 하우징의 하부에 위치되고, 로터의 회전축이 노즐보다 하우징의 상부에 위치되어 노즐로부터 유입된 물이 블레이드와 접촉하여 로터를 회전시키고 출수부로 배출될 수 있다. A small hydro power generation apparatus according to an embodiment of the present invention is configured to rotate around a rotation axis, and a plurality of blades are installed spaced apart along the rotation direction; A housing in which the rotor is accommodated, and includes an inlet portion for guiding water to the rotor and an outlet portion through which water is discharged past the rotor; Included in the inlet of the housing, the nozzle is configured to flow water into the interior from the outside of the housing; including, the nozzle is located in the lower portion of the housing, the rotation axis of the rotor is located in the upper portion of the housing than the nozzle flows from the nozzle The wet water may contact the blade to rotate the rotor and be discharged to the outlet.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 소형 수력 발전 장치를 수로의 바닥면에 설치할 때, 노즐은 바닥면에 인접하여 설치될 수 있다. In addition, when the small hydro power generation apparatus according to the embodiment of the present invention is installed on the bottom surface of the water channel, the nozzle may be installed adjacent to the bottom surface.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 소형 수력 발전 장치의 출수부는 노즐보다 하우징의 상부에 위치되고 입수부의 바닥면이 만곡되게 형성되어 출수부와 연결됨으로써 노즐로부터 유입된 물이 로터를 회전시키고 만곡된 바닥면을 따라 중력의 반대 방향으로 상승되어 상기 출수부로 배출될 수 있다.In addition, the water outlet portion of the small hydro power generation apparatus according to an embodiment of the present invention is located above the nozzle and the bottom surface of the inlet portion is formed to be curved and connected to the water outlet portion, so that the water flowing from the nozzle rotates the rotor and is curved. It is raised in the opposite direction of gravity along the bottom surface can be discharged to the water outlet.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 소형 수력 발전 장치는 로터의 일측에 설치되며 노즐로부터 유입되어 로터의 블레이드와 접촉하는 물의 유속을 조절하는 가이드 베인을 더 포함할 수 있다. In addition, the small hydro power generation apparatus according to an embodiment of the present invention may further include a guide vane installed on one side of the rotor and adjusting the flow rate of water flowing from the nozzle and coming into contact with the blade of the rotor.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 소형 수력 발전 장치의 가이드 베인은 로터와 동축으로 회전하고, 로터의 적어도 일부를 둘러싸도록 구성될 수 있다.In addition, the guide vane of the small hydro power generation apparatus according to the embodiment of the present invention may be configured to rotate coaxially with the rotor and surround at least a portion of the rotor.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 소형 수력 발전 장치는 가이드 베인의 회전 각도를 조절함으로써 가이드 베인이 로터를 둘러싸는 면적이 증감되고, 로터와 인접하는 입수부의 면적이 증감될 수 있다.In addition, in the small hydro power generation apparatus according to an embodiment of the present invention, the area around the guide vane surrounding the rotor is increased or decreased by adjusting the rotation angle of the guide vane, and the area of the inlet portion adjacent to the rotor can be increased or decreased.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 소형 수력 발전 장치의 로터에 설치되는 블레이드의 개수는 25개 이상 55개 이하일 수 있다.In addition, the number of blades installed on the rotor of the small hydro power generation apparatus according to the embodiment of the present invention may be 25 or more and 55 or less.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 소형 수력 발전 장치는 로터의 회전축으로부터 로터의 반경 방향으로 블레이드의 최외곽 단부까지의 거리를 로터의 외경이라 하고, 로터의 회전축으로부터 로터의 반경 방향으로 블레이드의 최내곽 단부까지의 거리를 로터의 내경이라 하였을 때, 로터의 외경에 대한 내경의 비인 내외경비가 0.72 이상 0.86 이하일 수 있다. In addition, in the small hydro power generation apparatus according to an embodiment of the present invention, the distance from the rotational axis of the rotor to the outermost end of the blade in the radial direction of the rotor is called the outer diameter of the rotor, and the maximum of the blade in the radial direction of the rotor from the rotational axis of the rotor. When the distance to the inner edge is called the inner diameter of the rotor, the inner-to-outer ratio, which is the ratio of the inner diameter to the outer diameter of the rotor, may be 0.72 or more and 0.86 or less.

본 발명에 따른 지역 소형 수력 발전 장치는 취수구에서부터 방수로에 이르는 방대한 규모의 부대시설을 사용하지 아니하고, 농수로, 관개수로, 정비된 하천 등 다양한 종류의 기존 수로 시설에 설치 가능하다.The local small hydro power generation apparatus according to the present invention can be installed in various types of existing waterway facilities, such as agricultural waterways, irrigation waterways, and maintained rivers, without using an extensive facility ranging from a water intake to a waterway.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도립형 소형 수력 발전 장치의 개략적인 사시 투영도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도립형 소형 수력 발전 장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도립형 소형 수력 발전 장치에서 측부 하우징을 제거한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도립형 소형 수력 발전 장치에서 상부 하우징을 제거한 사시도이다.
도 5는 도 3의 도립형 소형 수력 발전 장치의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도립형 소형 수력 발전 장치의 로터의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도립형 소형 수력 발전 장치의 가이드 베인의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 도립형 소형 수력 발전 장치의 로터에 설치되는 블레이드 개수에 따른 효율의 상관 관계를 도시하는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 도립형 소형 수력 발전 장치의 로터의 내외경비에 따른 효율의 상관 관계를 도시하는 그래프이다.
도 10은 종래 소형 수력 발전 장치를 수로의 바닥에 설치한 개념도이다.
도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 도립형 소형 수력 발전 장치를 수로의 바닥에 설치한 개념도이다.
도 12는 종래 소형 수력 발전 장치 체계의 개요도이다. 1 is a schematic perspective perspective view of an inverted small hydro power device according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of an inverted small-sized hydro power generation apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a perspective view of the inverted small hydro power generation apparatus according to an embodiment of the present invention with the side housing removed.
Figure 4 is a perspective view of the upper housing in the inverted small hydro power generation apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a side view of the inverted small hydro power generation device of FIG. 3.
6 is a perspective view of a rotor of an inverted small hydro power generation apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a perspective view of a guide vane of an inverted small hydro power generation apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing a correlation of efficiency according to the number of blades installed in the rotor of the inverted small hydro power generation apparatus according to an embodiment of the present invention.
9 is a graph showing a correlation of efficiency according to internal and external ratios of a rotor of an inverted small hydro power generation apparatus according to an embodiment of the present invention.
10 is a conceptual diagram of a conventional small hydro power generation apparatus installed on the bottom of a waterway.
11 is a conceptual diagram in which an inverted small hydro power generation apparatus according to an embodiment of the present invention is installed on the bottom of a waterway.
12 is a schematic diagram of a conventional small hydro power generation system.

본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The present invention will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only the present embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and the general knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the invention is only defined by the scope of the claims. On the other hand, the terms used in this specification are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention. In the present specification, the singular form also includes the plural form unless otherwise specified in the phrase. As used herein, "comprises" and/or "comprising" refers to the components, steps, operations and/or elements mentioned above, the presence of one or more other components, steps, operations and/or elements. Or do not exclude additions. Terms such as first and second may be used to describe various components, but components should not be limited by terms. The terms are only used to distinguish one component from other components.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도립형 소형 수력 발전 장치의 개략적인 사시 투영도이고, 도 2는 사시도이며, 도 3은 측부 하우징을 제거한 사시도이고, 도 4는 상부 하우징을 제거한 사시도이며, 도 5는 도 3의 측면도이다.1 is a schematic perspective perspective view of an inverted miniature hydroelectric power generation apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view, FIG. 3 is a perspective view with the side housing removed, and FIG. 4 is a perspective view with the upper housing removed, 5 is a side view of FIG. 3.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도립형 소형 수력 발전 장치의 로터의 사시도이며, 도 7은 가이드 베인의 사시도이다. 6 is a perspective view of a rotor of an inverted small hydro power generation apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a perspective view of a guide vane.

도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 도립형 소형 수력 발전 장치(1)를 살펴보면, 소형 수력 발전 장치(1)는 로터(10), 하우징(20), 및 노즐(30)을 포함하여 구성되며, 하우징(20) 내에 회전 가능하게 수용된 로터(10)가 노즐(30)을 통해 하우징(20) 내로 유입되는 물과 접촉하여 회전함으로써 전력을 생성하게 된다.Referring to Figures 1 to 7 looking at the inverted small-sized hydro power generation device 1 according to an embodiment of the present invention, the small-sized hydro power generation device 1 includes a rotor 10, a housing 20, and a nozzle 30 ), the rotor 10 rotatably accommodated in the housing 20 is rotated in contact with water flowing into the housing 20 through the nozzle 30 to generate electric power.

로터(10)는 회전축(11)을 중심으로 회전하도록 구성되며, 복수 개의 블레이드(12)가 로터(10)의 회전 방향을 따라 이격되어 설치되어 있다. 보다 구체적으로, 로터(10)는 횡류수차 내지 미셸-뱅키 수차의 일종으로, 로터(10)의 양단부에 위치하는 단부 디스크(13)에 로터(10)의 길이 방향으로 연장되는 곡면 프로파일을 가지는 블레이드(12)를 로터(10)의 회전 방향을 따라 이격시켜 복수 개를 설치한다. 단부 디스크(13)에만 고정된 블레이드(12)는 길이 방향으로 긴 형상을 가지고 있기 때문에, 물과의 접촉에 의해 힘을 받으면 블레이드(12)가 변형될 염려가 있으며, 이를 방지하기 위하여 단부 디스크(13)들 사이에 중간 디스크(14)를 복수 개 이격시켜 설치할 수 있다. 중간 디스크(14)는 로터(10)의 길이 방향을 따라 등간격으로 설치될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 로터(10)의 크기와 형상 등은 수력 발전 장치(10)를 통해 확보하고자 하는 전력량과 효율에 따라 설계될 수 있으며, 로터(10)의 블레이드(12)의 개수, 크기 및 형상도 이와 마찬가지이며, 이들 파라미터와 효율 간의 관계는 후술하기로 한다.The rotor 10 is configured to rotate around the rotation shaft 11, and a plurality of blades 12 are spaced apart and installed along the rotational direction of the rotor 10. More specifically, the rotor 10 is a kind of transverse aberration to Michel-Banky aberration, and a blade having a curved profile extending in the longitudinal direction of the rotor 10 to the end disc 13 located at both ends of the rotor 10 (12) spaced apart along the rotational direction of the rotor (10) to install a plurality. Since the blade 12 fixed only to the end disc 13 has a long shape in the longitudinal direction, there is a fear that the blade 12 is deformed when it receives a force by contact with water, and the end disc ( A plurality of intermediate disks 14 may be spaced apart between 13). The intermediate disk 14 may be installed at equal intervals along the longitudinal direction of the rotor 10, but is not limited thereto. The size and shape of the rotor 10 may be designed according to the amount of power and efficiency to be secured through the hydro power generation device 10, and the number, size and shape of the blades 12 of the rotor 10 are the same. , The relationship between these parameters and efficiency will be described later.

로터(10)가 내부에 수용되는 하우징(20)은 로터(10)로 물을 가이드하는 입수부(24)와 로터(10)를 통과한 물이 배출되는 출수부(25)를 포함하여 구성된다. 하우징(20)은 로터(10)를 수로 외부 환경과 분리시켜 소정 유량의 물이 후술할 노즐(30)을 통해 입수부(24)를 지나 로터(10)를 회전시키고 출수부(25)를 통과하여 하우징(20) 외부로 배출될 수 있도록 할 수 있다.The housing 20 in which the rotor 10 is accommodated is configured to include an inlet portion 24 for guiding water to the rotor 10 and an outlet portion 25 through which water passing through the rotor 10 is discharged. . The housing 20 separates the rotor 10 from the external environment of the waterway, so that a predetermined flow rate of water rotates the rotor 10 through the inlet 24 through the nozzle 30 to be described later and passes through the outlet 25 It can be made to be discharged to the outside of the housing 20.

하우징(20)은 수로의 바닥에 설치되어 도립형 수력 발전 장치(1)를 지지하도록 구성되는 베이스 하우징(21)과, 이 베이스 하우징(21)의 상부를 덮도록 고정하여 설치되는 상부 하우징(22)과, 베이스 하우징(21) 및 상부 하우징(22)의 측면에 고정 설치되어 하우징(20)의 측면을 외부 수로 환경과 분리하는 측부 하우징(23)으로 구성될 수 있다. 또한, 베이스 하우징(21), 상부 하우징(22), 및 측부 하우징(23)은 나사 결합 등 공지의 결합 수단으로 분리 가능하게 결합될 수 있다. 이와 같이 구성하면, 하우징(20)을 간단하게 해체하거나 조립할 수 있어, 하우징(20) 내의 로터(10) 등의 유지 보수 접근성이 용이해질 수 있다. 베이스 하우징(21)의 하부에는 수로 바닥면에 도립형 수력 발전 장치(1)를 안정적으로 고정하여 설치할 수 있도록 하는 구조를 추가할 수도 있다. 측부 하우징(23)은 베이스 하우징(21) 및 상부 하우징(22)의 양 측면을 덮도록 구성되거나 일 측면을 덮도록 구성될 수 있으며, 로터(10)의 회전축(11)이 하우징(20)의 외부로 돌출되어 로터(10)의 회전을 전기 에너지로 변환할 수 있는 전력변환 수단(미도시)과 연결될 수 있다. The housing 20 is installed on the bottom of the waterway and the base housing 21 is configured to support the inverted hydroelectric device 1, and the upper housing 22 is fixed and installed to cover the upper portion of the base housing 21 ), the side housing 23 is fixed to the side of the base housing 21 and the upper housing 22 to separate the side of the housing 20 from the external waterway environment. In addition, the base housing 21, the upper housing 22, and the side housing 23 may be detachably coupled by a known coupling means such as screw coupling. With this configuration, the housing 20 can be easily disassembled or assembled, and maintenance accessibility of the rotor 10 and the like in the housing 20 can be facilitated. A structure to stably fix and install the inverted hydroelectric device 1 on the bottom surface of the waterway may be added to the lower portion of the base housing 21. The side housing 23 may be configured to cover both sides of the base housing 21 and the upper housing 22, or may be configured to cover one side, and the rotating shaft 11 of the rotor 10 is provided in the housing 20. It may protrude to the outside and be connected to a power conversion means (not shown) that can convert the rotation of the rotor 10 into electrical energy.

하우징(20)의 입수부(24)에는 노즐(30)이 설치될 수 있다. 노즐(30)은 하우징(20)의 외부로부터 내부로 소정의 유속과 유량을 가지는 물이 취수될 수 있도록 한다. 노즐(30)의 단면 형상과 크기는 도립형 수력 발전 장치(1)의 발전 용량과 효율 등의 설계 조건에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 또한, 노즐(30)은 본 발명의 일 실시예에서와 같이 하우징(20)에 일체로 형성되거나, 하우징(20)에 결합하여 사용될 수 있다. A nozzle 30 may be installed in the inlet 24 of the housing 20. The nozzle 30 allows water having a predetermined flow rate and flow rate from the outside of the housing 20 to the inside. The cross-sectional shape and size of the nozzle 30 may be variously set according to design conditions such as power generation capacity and efficiency of the inverted hydro power generation device 1. In addition, the nozzle 30 may be formed integrally with the housing 20 as in one embodiment of the present invention, or may be used in combination with the housing 20.

본 발명의 일 실시예에 따른 도립형 수력 발전 장치(1)는 종래의 횡류 수차 발전 장치를 중력방향으로 뒤집어 설치하고, 이에 맞추어 구성 요소들을 변경하여 구성될 수 있는데, 이와 같이 구성하게 되면, 취수를 하는 노즐(30)이 수로 바닥면에 최대한 인접하여 위치됨으로써 낙차를 최대한 활용할 수 있다는 장점을 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 노즐(30)은 하우징(20)의 하부에, 그리고, 설치 시에 수로 바닥면에 인접하여 위치되고, 로터(10)의 회전축(11)이 노즐(30)보다 하우징(20)의 상부에 위치되어 노즐(30)로부터 소정의 유량 및 유속으로 유입된 물이 입수부(23)를 통과하여 블레이드와 접촉할 때, 회전축(11)을 중심으로 회전 모멘트를 형성하게 되고 로터(10)를 회전시킬 수 있다. 또한, 출수부(24)는 노즐(30)보다 하우징(20)의 상부에 위치되고 입수부(23)의 바닥면이 만곡되게 형성되어 출수부(24)와 연결되어 노즐(30)로부터 유입된 물이 로터(10)를 회전시키고 만곡된 바닥면을 따라 중력의 반대 방향으로 상승되어 출수부(24)로 배출될 수 있다. 앞서 살펴본 바와 같이, 도립형 소형 수력 발전 장치(1)를 수로의 바닥면에 설치할 때, 노즐(30)을 바닥면에 인접하여 설치함으로써 주어진 낙차를 최대한 활용할 수 있게 된다. The inverted hydroelectric generator 1 according to an embodiment of the present invention can be configured by installing a conventional cross-flow aberration generator inverted in the direction of gravity and changing components accordingly. Since the nozzle 30 is located as close as possible to the bottom surface of the waterway, it can have the advantage of making the most of the drop. More specifically, the nozzle 30 is located at the bottom of the housing 20 and adjacent to the bottom surface of the water channel at the time of installation, and the rotating shaft 11 of the rotor 10 has a housing 20 than the nozzle 30. Located in the upper portion of the water flowed at a predetermined flow rate and flow rate from the nozzle 30 passes through the inlet 23 to contact the blade, the rotational axis 11 forms a rotation moment around the rotor 10 ) Can be rotated. In addition, the water outlet portion 24 is positioned above the nozzle 20 than the nozzle 30, and the bottom surface of the inlet portion 23 is formed to be curved, connected to the water outlet portion 24, and introduced from the nozzle 30. Water rotates the rotor 10 and rises in the opposite direction of gravity along the curved bottom surface and can be discharged to the outlet 24. As described above, when installing the inverted small hydro power generation device 1 on the bottom surface of the waterway, it is possible to make the most of the given drop by installing the nozzle 30 adjacent to the bottom surface.

또한, 노즐(30)을 통해 유입되는 유량은 기상 상황 등 외부 요인에 의해 달라지며, 이렇게 변화하는 유량에 따라 최적의 유속으로 로터(10)로 물이 입수될 수 있도록 입수부(24)의 면적을 넓히거나 좁히기 위해 가이드 베인(40)이 설치될 수 있다. 가이드 베인(40)은 로터(10)의 일측에 설치되며 노즐(30)로부터 유입되어 로터(10)의 블레이드(12)와 접촉하는 물의 유속을 조절할 수 있다. 가이드 베인(40)은 로터(10)와 하우징의 입수부(24) 사이에 설치되며, 로터(10)와 동축으로 회전하고, 로터(10)의 적어도 일부를 둘러싸도록 구성될 수 있다. In addition, the flow rate flowing through the nozzle 30 varies depending on external factors such as weather conditions, and the area of the inlet section 24 so that water can be obtained into the rotor 10 at an optimal flow rate according to the changing flow rate. To widen or narrow the guide vane 40 may be installed. The guide vane 40 is installed on one side of the rotor 10 and can control the flow rate of water flowing from the nozzle 30 and coming into contact with the blade 12 of the rotor 10. The guide vane 40 is installed between the rotor 10 and the inlet 24 of the housing, and can be configured to rotate coaxially with the rotor 10 and surround at least a portion of the rotor 10.

보다 구체적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 가이드 베인(40)은 4분 원통형으로 구성되어 로터(10)를 둘러싸도록 구성될 수 있으며, 로터(10)의 회전축(11)과 동축으로 회전하여 입수부(24) 중 물이 유동할 수 있는 면적을 줄이거나 넓힐 수 있다. 가이드 베인(40)이 입수부(24)의 유동 면적을 방해하지 않는, 즉, 정격 유량이 통과하는 위치로부터 소정의 각도만큼 가이드 베인(40)을 회전시켜 로터(10)로 입수되는 물의 유속을 최적으로 조절할 수 있게 된다. 예를 들어, 가이드 베인(40)을 10도씩 로터(10)의 회전축(11)을 따라 회전하게 구성될 수 있다. More specifically, as shown in FIG. 7, the guide vane 40 may be configured to surround the rotor 10 by being formed in a 4-minute cylindrical shape, and rotated coaxially with the rotational shaft 11 of the rotor 10. The area through which water can flow in the inlet portion 24 may be reduced or widened. The guide vane 40 does not interfere with the flow area of the inlet portion 24, that is, the guide vane 40 is rotated by a predetermined angle from a position at which the rated flow rate passes, thereby increasing the flow rate of the water received by the rotor 10. It can be adjusted optimally. For example, the guide vanes 40 may be configured to rotate along the rotation axis 11 of the rotor 10 by 10 degrees.

이와 같이, 가이드 베인(40)의 회전 각도를 조절함으로써 가이드 베인(40)이 로터(10)를 둘러싸는 면적이 증감되어 로터(10)로 유입되는 물의 유속을 조절할 수 있게 된다. 즉, 수차에 인가되는 수력 에너지가 정격 유량 이하일 때 가이드 베인(40)의 각도를 적절히 조절하여 같은 유량에서도 유속을 증가시켜 더 효율적인 발전을 할 수 있게 된다. In this way, by adjusting the rotation angle of the guide vane 40, the area around the guide vane 40 increases or decreases so that the flow rate of water flowing into the rotor 10 can be adjusted. That is, when the hydraulic energy applied to the aberration is less than or equal to the rated flow rate, the angle of the guide vane 40 is appropriately adjusted to increase the flow rate even at the same flow rate, thereby enabling more efficient power generation.

본 발명의 도립형 수력 발전 장치(1)의 블레이드(12) 개수를 5개부터 55개까지 변화시키면서 블레이드 개수에 따른 정격발전 상황에서의 성능을 확인하였다. 로터의 분당 회전수는 125 RPM으로 상정하여 출력과 효율을 분석하였다. 블레이드(12) 개수 대비 도립형 수력 발전 장치(1)의 효율은 도 8에 도시되어 있으며, 블레이드(12) 개수가 증가할수록 효율이 증가하다가 25개 이상이 되면 수차의 효율 상승 정도가 포화되어 약 57% 내외의 효율을 갖게 됨을 확인할 수 있다. 블레이드(12) 개수가 31개일때 최고 효율을 보이지만, 블레이드(21) 개수가 25개 이상의 범위에서는 블레이드 개수와 효율이 비례적으로 증감하지 않게 된다. 따라서, 로터(10)에 설치되는 블레이드(12)의 개수를 25개 이상 55개 이하인 범위로 설계한다면 도립형 소형 수력 발전 장치(1)의 효율을 높은 수준에서 유지할 수 있다.While changing the number of blades 12 of the inverted hydroelectric device 1 of the present invention from 5 to 55, the performance in the rated power generation situation according to the number of blades was confirmed. The rotational speed of the rotor was assumed to be 125 RPM, and power and efficiency were analyzed. The efficiency of the inverted hydroelectric power generation device 1 compared to the number of blades 12 is illustrated in FIG. 8, and as the number of blades 12 increases, the efficiency increases, and when the number of blades becomes 25 or more, the efficiency increase degree of aberration is saturated and weak. It can be seen that it has an efficiency of around 57%. The maximum efficiency is shown when the number of blades 12 is 31, but in the range of the number of blades 21 or more, the number and efficiency of blades does not increase or decrease proportionally. Therefore, if the number of blades 12 installed in the rotor 10 is designed in a range of 25 or more and 55 or less, the efficiency of the inverted small hydro power generation device 1 can be maintained at a high level.

도 6에 도시된 바와 같이, 로터(10)에는 블레이드(12)가 설치되어 있으며, 로터(10)의 회전축(11)으로부터 로터(10)의 반경 방향으로 블레이드(12)의 최외곽 단부까지의 거리를 로터의 외경(D1)이라 하고, 로터(10)의 회전축으로부터 로터(10)의 반경 방향으로 블레이드(12)의 최내곽 단부까지의 거리를 로터(10)의 내경(D2)이라 하였을 때, 상기 로터의 외경(D1)에 대한 내경(D2)의 비를 내외경비(D2/D1)라 할 수 있다. As shown in Figure 6, the rotor 10 is provided with a blade 12, from the rotating shaft 11 of the rotor 10 to the outermost end of the blade 12 in the radial direction of the rotor 10 When the distance is called the outer diameter (D1) of the rotor, and the distance from the rotation axis of the rotor 10 to the innermost end of the blade 12 in the radial direction of the rotor (10) is called the inner diameter (D2) of the rotor (10) , The ratio of the inner diameter D2 to the outer diameter D1 of the rotor may be referred to as an inner-to-outer ratio (D2/D1).

도 9에 도시된 바와 같이, 블레이드(12) 개수가 31개인 로터(10)의 내외경비(D2/D1)를 0.66부터 0.86까지 변화시키며 효율과의 상관관계를 확인하였으며, 로터(10)의 내외경비(D2/D1)의 변화에 따른 도립형 수력 발전 장치(1) 의 효율 해석 값은 내외경비(D2/D1)가 0.72 이상 0.86 이하인 범위에서 효율 향상의 정도가 크며, 내외경비(D2/D1)가 0.76에서 최고 효율을 나타낼 수 있다.As shown in FIG. 9, the internal and external ratios (D2/D1) of the rotor 10 having 31 blades 12 were varied from 0.66 to 0.86, and a correlation with efficiency was confirmed, and the inner and outer rotor 10 The efficiency analysis value of the inverted hydroelectric power generation device 1 according to the change of the cost D2/D1 has a large degree of efficiency improvement in the range of the internal and external ratio (D2/D1) of 0.72 or more and 0.86 or less, and the internal and external ratio (D2/D1) ) Can show the highest efficiency at 0.76.

기존 수로 시설의 특성상 확보 가능한 낙차가 약 3m 내외의 저수두(수심)이고 로터 직경의 2배 이상의 하우징 크기를 확보해야만 하는 수력 발전 장치의 특성상 종래기술을 사용한 전통적인 수력 발전 장치는 낙차(수두 또는 수심)의 손실이 매우 크다. Due to the nature of the existing waterway facility, the conventional hydraulic power generation device using the conventional technology is a drop (head or water depth) due to the nature of the hydroelectric power generation device, which can secure a drop of about 3 m or less and has to secure a housing size more than twice the diameter of the rotor. ) Is very large.

저낙차 상황에서 종래의 수력 발전 장치의 경우, 도 10에 도시된 바와 같이, 노즐의 위치가 장치의 최상단에 위치하고 하우징이 로터 직경의 약 두 배 이상의 높이를 갖는 특성상 주어진 낙차를 모두 활용하지 못하고 발전량과 효율에 막대한 손실이 발생한다. 즉, 활용 가능한 낙차(H) 중에서, 수로의 바닥면에서부터 노즐의 위치까지는 손실 낙차(Hloss)로 사용하지 못하고, 손실 낙차(Hloss)를 제외한 정격 낙차(Hnet)를 발전에 활용하게 된다. In the case of a conventional hydro power generation device in a low drop situation, as shown in FIG. 10, the position of the nozzle is located at the top of the device and the housing has a height of about twice or more of the rotor diameter, so that all the given drops are not utilized and the amount of power generation There is a huge loss in efficiency. That is, among the available drop (H), from the bottom surface of the waterway to the position of the nozzle can not be used as a loss drop (Hloss), the rated drop (Hnet) excluding the loss drop (Hloss) is utilized for power generation.

이를 해결하기 위하여 본 발명에서는 도 11에서 볼 수 있듯이 노즐의 위치를 아래로 돌려 수로의 바닥면에 인접시키고, 도립형으로 수력 발전 장치의 구성요소들을 설계한다. In order to solve this, in the present invention, as shown in FIG. 11, the position of the nozzle is turned downward to adjoin the bottom surface of the waterway, and the components of the hydroelectric device are designed in an inverted manner.

본 발명의 도립형 소형 수력 발전 장치(1)의 경우, 취수를 하는 노즐(30)을 수로 바닥면에 최대한 인접하여 위치시킴으로써 주어진 낙차를 모두 활용할 수 있어 동일 상황에서 종래의 수력 발전 장치 대비 고효율 발전이 가능하다. 즉, 종래의 수력 발전 장치의 손실 낙차(Hloss)와는 달리, 본 발명의 일 실시예에 따른 도립형 수력 발전 장치(1)는 노즐(30)로 취수된 물이 입수부(24)의 만곡면을 따라 상승하여 출수부(25) 배출되기까지의 손실만이 손실 낙차(Hloss)가 되어 낙차(H)를 최대한 활용할 수 있게 된다. In the case of the inverted small-sized hydroelectric power generation device 1 of the present invention, all of the given drops can be utilized by locating the intake nozzle 30 as close as possible to the bottom surface of the waterway, so high efficiency power generation compared to the conventional hydroelectric power generation device in the same situation This is possible. That is, unlike the conventional hydraulic power loss device loss (Hloss), inverted hydroelectric power generation device 1 according to an embodiment of the present invention, the water collected by the nozzle 30, the curved surface of the inlet 24 As it rises along, only the loss up to the discharge of the water outlet part 25 becomes a loss drop, so that the drop H can be utilized to the maximum.

또한 기존 수로를 활용함으로써 수로를 막을 방벽 또는 둑을 설치하고 둑의 최하단에 발전 장치를 설치하면 수력 발전 체계의 설치가 완료됨으로써 종래기술에서 필수 불가결했던 다양한 종류의 부대시설들을 획기적으로 감소시켜 건설 및 설치비가 감소할 뿐 아니라 유지보수비용이 감소한다.In addition, by installing existing barriers or dams to block waterways by using existing waterways and installing power generation devices at the bottom of the weirs, the installation of hydroelectric power generation systems is completed, dramatically reducing various types of auxiliary facilities that were indispensable in the prior art. In addition to reducing installation costs, maintenance costs are reduced.

종래의 수력 발전 장치의 경우 종래기술에서 상술하였듯 수력 발전에 유리한 지형적 특성이 수원이 풍부한 산간지역이라는 제한이 발생하는데 본 발명의 경우 기설치된 수로 중 물의 유량만 충족하면 지형적 특성에 관계없이 설치 장소의 제약이 없을 뿐 아니라 기건설된 수로의 접근성이 종래 설치지역보다 월등히 좋으므로 유지보수를 위한 접근 난이도 및 접근 비용 또한 감소한다.In the case of the conventional hydroelectric power generation device, as described in the prior art, there is a limitation that the geographical feature favorable for hydroelectric power generation is a mountainous region rich in water source. In the present invention, if the flow rate of water among the pre-installed waterways is satisfied, the installation place is independent of the geographical feature. In addition, there are no restrictions, and the accessibility of the pre-built waterway is significantly better than that of the conventional installation area, and the difficulty and cost of access for maintenance are also reduced.

설치에 있어서도 종래기술의 경우 각 부대시설의 설치 및 건설에 있어 각각의 세부 시설별로 전문화된 인력이 필요한 반면, 본 장치의 설치에는 물을 막을 둑과 도립형 소형 수력 발전 장치를 설치할 인력만 있으면 충분하므로 설치 난이도와 인건비 그리고 공사 기간 또한 감소한다.Even in the case of installation, in the case of the prior art, specialized personnel are required for each sub-facility in the installation and construction of each subsidiary facility, whereas the installation of this unit requires only a dam to prevent water and a man-made small hydro power generation device. Therefore, installation difficulty, labor cost, and construction period are also reduced.

또한, 정비된 수로라는 특성상 수로 내에 흐르는 물에 부유물이나 침전물 등의 이물질이 적거나 존재하더라도 그 크기가 무시 가능할 정도로 작고 균질할 것이다. 따라서 수력 발전 장치의 로터 및 기타 가동부들이 작동 중 이물질에 의해 파손되는 상황이 발생할 확률 역시 감소할 것이다.In addition, due to the nature of the repaired waterway, even if there are few foreign substances such as suspended solids or sediments in the water flowing in the waterway, the size will be negligibly small and homogeneous. Therefore, the probability that the rotor and other moving parts of the hydro power generation device are damaged by foreign matter during operation will also decrease.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 소형 수력 발전 장치는 일정 유량 이상을 만족하는 모든 기존 수로 시설에 설치 가능하며, 국내외의 장마, 우기에 대응한 대규모 관개시설에 설치 가능하다.In addition, the small hydro power generation apparatus according to the embodiment of the present invention can be installed in all existing waterway facilities satisfying a certain flow rate or more, and can be installed in large-scale irrigation facilities corresponding to rainy and rainy seasons at home and abroad.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 소형 수력 발전 장치는 지형적 한계로 종래의 수력 발전이 불가능했던 지역에 설치가 가능하고, 기타의 이유로 전력 수급이 어려웠던 격오지의 전력난 해결이 가능하다.In addition, the small hydro power generation apparatus according to the embodiment of the present invention can be installed in an area where conventional hydro power generation was impossible due to geographical limitations, and it is possible to solve power shortages in remote areas where power supply and demand was difficult for other reasons.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain them, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical spirits within the equivalent range should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

1 도립형 횡류 수차 발전 장치 10 로터
11 회전축 12 블레이드
13 단부 디스크 14 중간 디스크
20 하우징 21 베이스 하우징
22 상부 하우징 23 측부 하우징
24 입수부 25 출수부
30 노즐 40 가이드 베인
41 가이드부 42 측면 지지부
43 회전 지지부 D1 : 로터 외경
D2 : 로터 내경 H : 낙차
Hnet : 정격 낙차 Hloss : 손실 낙차
100 : 종래 횡류수차 발전 장치 200 : 둑 및 취수구
300 : 배수로 400 : 파워채널
500 : 취수지 600 : 수압관 구간
700 : 파워하우스 800 : 방수로1 Inverted cross-flow aberration generator 10 rotors
11 axis of rotation 12 blades
13 end disc 14 middle disc
20 housing 21 base housing
22 Upper housing 23 Side housing
24 intake section 25 outflow section
30 nozzle 40 guide vane
41 Guide section 42 Side support section
43 Rotating support D1: Rotor outer diameter
D2: Rotor inner diameter H: Drop
Hnet: Rated drop Hloss: Lost drop
100: conventional cross-flow water turbine power generation device 200: embankment and water intake
300: drainage channel 400: power channel
500: Water intake 600: Water pressure pipe section
700: Power House 800: Waterway

Claims (8)

회전축을 중심으로 회전하도록 구성되며, 복수 개의 블레이드가 회전 방향을 따라 이격되어 설치되는 로터;
상기 로터가 내부에 수용되며, 상기 로터로 물을 가이드하는 입수부와 상기 로터를 지나 물이 배출되는 출수부를 포함하는 하우징;
상기 하우징의 입수부에 설치되며, 상기 하우징의 외부로부터 내부로 물이 유입되도록 구성되는 노즐;및
상기 로터의 일측에 설치되며 상기 노즐로부터 유입되어 상기 로터의 블레이드와 접촉하는 물의 유속을 조절하는 가이드 베인을 포함하고,
상기 노즐이 상기 하우징의 하부에 위치되고, 상기 로터의 회전축이 상기 노즐보다 상기 하우징의 상부에 위치되어 상기 노즐로부터 유입된 물이 상기 블레이드와 접촉하여 상기 로터를 회전시키고 상기 출수부로 배출되고,
상기 가이드 베인은 상기 로터와 동축으로 회전하고, 상기 로터의 적어도 일부를 둘러싸도록 구성되는 것을 특징으로 하는 도립형 소형 수력 발전 장치.It is configured to rotate around the rotation axis, a plurality of blades are installed spaced apart along the rotation direction;
A housing in which the rotor is accommodated, and includes an inlet portion for guiding water to the rotor and an outlet portion through which water is discharged past the rotor;
A nozzle installed in the inlet of the housing, and configured to allow water to flow in from the outside of the housing; and
It is installed on one side of the rotor and includes a guide vane that flows from the nozzle and adjusts the flow rate of water in contact with the blade of the rotor,
The nozzle is located in the lower portion of the housing, the rotation axis of the rotor is located in the upper portion of the housing than the nozzle so that the water flowing from the nozzle contacts the blade to rotate the rotor and discharge to the water outlet,
The guide vane is rotated coaxially with the rotor, it is configured to surround at least a portion of the rotor, inverted small hydro-power device. 청구항 1에 있어서,
상기 도립형 소형 수력 발전 장치를 수로의 바닥면에 설치할 때, 상기 노즐은 상기 바닥면에 인접하여 설치되는, 도립형 소형 수력 발전 장치.The method according to claim 1,
When installing the inverted small hydro power device on the bottom surface of the waterway, the nozzle is installed adjacent to the bottom surface, inverted small hydro power device. 청구항 1에 있어서,
상기 출수부는 상기 노즐보다 상기 하우징의 상부에 위치되고 상기 입수부의 바닥면이 만곡되게 형성되어 상기 출수부와 연결됨으로써 상기 노즐로부터 유입된 물이 상기 로터를 회전시키고 만곡된 바닥면을 따라 중력의 반대 방향으로 상승되어 상기 출수부로 배출되는, 도립형 소형 수력 발전 장치.The method according to claim 1,
The outlet portion is located above the housing and the bottom surface of the inlet portion is formed to be curved, and connected to the outlet portion so that the water flowing from the nozzle rotates the rotor and opposes gravity along the curved bottom surface. A small hydroelectric device inverted that rises in the direction and is discharged to the water outlet. 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 가이드 베인의 회전 각도를 조절함으로써 상기 가이드 베인이 상기 로터를 둘러싸는 면적이 증감되고 상기 로터와 인접하는 상기 입수부의 면적이 증감되는, 도립형 소형 수력 발전 장치.The method according to claim 1,
By adjusting the rotation angle of the guide vane, the area surrounding the rotor of the guide vane increases or decreases, and the area of the inlet portion adjacent to the rotor increases or decreases. 청구항 1에 있어서,
상기 로터에 설치되는 상기 블레이드의 개수는 25개 이상 55개 이하인, 도립형 소형 수력 발전 장치.The method according to claim 1,
The number of the blades installed in the rotor is 25 or more and 55 or less, an inverted small hydro power device. 청구항 1에 있어서,
상기 로터의 회전축으로부터 상기 로터의 반경 방향으로 상기 블레이드의 최외곽 단부까지의 거리를 상기 로터의 외경이라 하고, 상기 로터의 회전축으로 부터 상기 로터의 반경 방향으로 상기 블레이드의 최내곽 단부까지의 거리를 상기 로터의 내경이라 하였을 때, 상기 로터의 외경에 대한 내경의 비인 내외경비가 0.72 이상 0.86 이하인, 도립형 소형 수력 발전 장치.The method according to claim 1,
The distance from the axis of rotation of the rotor to the outermost end of the blade in the radial direction of the rotor is called the outer diameter of the rotor, and the distance from the axis of rotation of the rotor to the innermost end of the blade in the radial direction of the rotor When referred to as the inner diameter of the rotor, the ratio of the inner diameter to the outer diameter of the rotor, the inner diameter ratio is 0.72 or more and 0.86 or less.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR200455277Y1 (en) 2011-05-23 2011-08-29 서원조 Water generator
JP2016079892A (en) * 2014-10-16 2016-05-16 独立行政法人国立高等専門学校機構 Cross-flow type power generator

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200455277Y1 (en) 2011-05-23 2011-08-29 서원조 Water generator
JP2016079892A (en) * 2014-10-16 2016-05-16 独立行政法人国立高等専門学校機構 Cross-flow type power generator

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