KR102280999B1 - Measuring instrument driving system using pipe flow power generation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배관 내를 흐르는 유체의 유동량이 적거나 유속이 느려도 발전 효율을 향상시킬 수 있는 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an instrument driving system using in-pipe flow power generation, and more particularly, to a measuring instrument driving system using in-pipe flow power generation that can improve power generation efficiency even when the flow amount of a fluid flowing in a pipe is small or the flow rate is slow. .
일반적으로 전기를 생산하기 위해서는 화력발전 및 원자력발전 등과 같이 주로 화석연료나 방사능물질을 발생시키는 원자력을 이용하여 전기를 생산하였다.In general, in order to produce electricity, electricity was produced using nuclear power that mainly generates fossil fuels or radioactive materials, such as thermal power generation and nuclear power generation.
이러한 발전방식은 전기를 생산하는 과정에서 부득이하게 환경을 오염시키는 주범인 매연 및 방사선 폐기물 등과 같은 해로운 결과물이 발생할 수밖에 없었다.Such a power generation method inevitably produced harmful results such as soot and radioactive waste, which are the main culprits that pollute the environment in the process of generating electricity.
또한, 화석연료의 경우 지구상에 매장된 매장량이 한정되어 있기 때문에 지속적으로 채굴하여 사용할 경우 지구상에서 고갈되어 무한정 사용할 수 없는 문제점이 있었다.In addition, in the case of fossil fuels, since the reserves on earth are limited, if they are continuously mined and used, they are depleted on the earth and cannot be used indefinitely.
아울러, 화석연료를 채굴하기 위해 필요한 채굴시설을 설치하기 위해서는 막대한 자금이 필요하고, 화석연료의 채굴 시에도 부득이하게 환경이 오염되는 문제점이 발생한다.In addition, a huge amount of money is required to install the mining facilities necessary to mine fossil fuels, and there is a problem in that the environment is inevitably polluted even when fossil fuels are mined.
이를 해결하기 위해 근래에는 자연적으로 발생하는 수력, 풍력, 조력 및 태양열 등과 같이 환경을 오염시키지 않으면서 자연상태에서 발생하는 무한대의 에너지원을 이용하여 전기를 생산하는 발전방식이 제시되고 있다.In order to solve this problem, in recent years, a power generation method that produces electricity using an infinite energy source generated in a natural state without polluting the environment, such as naturally occurring hydraulic power, wind power, tidal power, and solar heat, has been proposed.
그 중 수력발전방식의 경우 물이 흐르는 운동에너지를 유체기기의 회전동력으로 전환하여 전기를 발전하는데, 일반적으로 댐에 저장된 물이 갖는 위치 에너지를 이용하는데 주로 치중되었다.Among them, in the case of the hydroelectric power generation method, electricity is generated by converting the kinetic energy of flowing water into the rotational power of the fluid device. In general, the focus has been on using the potential energy of the water stored in the dam.
이와 같은 수력발전의 경우 대형의 발전설비가 필요하여 초기에 막대한 설치비용이 소요되며, 가뭄이 잦고 강수량이 일정하지 않으면 전력생산 효율이 떨어지는 단점이 있다.In the case of such hydroelectric power generation, large-scale power generation facilities are required, which requires a large initial installation cost, and there are disadvantages in that power production efficiency is lowered if drought is frequent and precipitation is not constant.
또한, 최근에는 수돗물을 비롯하여 연료공급관 또는 오수배수관 등의 각종 배관계통 내부에 다양하게 흐르고 있는 유체의 운동에너지를 이용한 전기를 생산하고, 이를 이용하여 배관에 부착되는 각종 계측기에 별도의 전력선 연결 없이 자체적으로 구동될 수 있는 계측장치가 개발되고 있다.In addition, in recent years, electricity is produced using the kinetic energy of various fluids flowing inside various piping systems such as tap water as well as fuel supply pipes or sewage drainage pipes, and by using this, electricity is generated without a separate power line connection to various measuring instruments attached to the pipe. A measuring device that can be driven by
그러나, 종래 기술들에 따른 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템들은 파이프 등 배관을 흐르는 물의 유동량이 작거나 유속이 느릴 경우 충분한 발전효과를 기대하기 어렵고, 내부 구성이 복잡하고 배관 내 설치작업 또한 어려움이 있었다.However, in the instrument driving systems using in-pipe power generation according to the prior art, it is difficult to expect a sufficient power generation effect when the flow amount of water flowing through the pipe, such as a pipe, is small or the flow rate is slow, the internal configuration is complicated, and the installation work in the pipe is also difficult. there was.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 그 목적은 배관 내부를 흐르는 유체의 흐름량이 적거나 유속이 느려도 발전유도부가 회전될 수 있도록 하여 발전 효율을 높일 수 있는 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템을 제공함에 있다.Therefore, the present invention has been devised to solve the above problems, and its purpose is to use in-pipe flow power generation that can increase power generation efficiency by allowing the power generation induction unit to rotate even if the flow amount of the fluid flowing inside the pipe is small or the flow rate is slow. To provide an instrument driving system.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템은 배관 내부에 설치되어 유체의 흐름으로 회전되는 발전유도부와, 상기 발전유도부의 회전 운동으로 전기에너지를 생산하는 발전부와, 상기 발전부에서 생산된 전력을 공급받아 검지하는 계측기와, 상기 계측기에서 검지된 데이터를 전송받아 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.The instrument driving system using in-pipe flow power generation according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes a power generation induction unit installed inside a pipe and rotated by the flow of a fluid, and a rotational motion of the power generation induction unit to produce electrical energy. It may include a power generation unit, a meter for receiving and detecting the power generated by the power generation unit, and a control unit for receiving and controlling the data detected by the meter.
상기 발전유도부는 배관 내부에 발전부에 연결되어 회전 가능하게 설치되는 회전샤프트와, 상기 회전샤프트에 연결되어 유체의 흐름으로 회전되어 회전샤프트를 회전시킬 수 있도록 하는 복수개의 블레이드를 포함할 수 있다.The power generation inducing unit may include a rotating shaft connected to the power generation unit inside the pipe to be rotatably installed, and a plurality of blades connected to the rotating shaft and rotated by the flow of a fluid to rotate the rotating shaft.
상기 블레이드는 회전력을 높일 수 있도록 반구 형상으로 형성되되 좌,우측의 블레이드 형상이 서로 다른 방향으로 이루어질 수 있다.The blade is formed in a hemispherical shape to increase the rotational force, and the blade shape of the left and right sides may be formed in different directions.
상기 블레이드의 바깥쪽 끝단면에는 배관 내벽면과 블레이드 사이를 빠져나가는 유체를 막아 블레이드의 회전력을 높일 수 있도록 차단판이 구비될 수 있다.A blocking plate may be provided on the outer end surface of the blade to prevent the fluid from escaping between the inner wall of the pipe and the blade to increase the rotational force of the blade.
상기 배관의 내벽면에는 유체의 흐름을 블레이드 방향으로 유도할 수 있도록 방향유도편이 구비될 수 있다.A direction guide piece may be provided on the inner wall surface of the pipe to guide the flow of the fluid in the blade direction.
상기 방향유도편은 블레이드 앞쪽 배관 내벽에 설치되되, 배관 직경의 1.0~1.5배 전방의 힘을 받지 않는 블레이드 쪽 배관 내벽에 구비되며, 유체의 흐름을 힘을 받는 쪽 블레이드로 향하게 하기 위하여 30도 ~ 50도의 경사각으로 형성할 수 있다.The direction guide piece is installed on the inner wall of the pipe in front of the blade, and is provided on the inner wall of the pipe on the blade side that does not receive a force in front of 1.0 to 1.5 times the diameter of the pipe. It can be formed with an inclination angle of 50 degrees.
상기 배관의 양단에는 관이음부가 형성되고, 상기 관이음부 사이에는 유체의 편심 흐름을 유도할 수 있도록 곡관이 연결되어, 상기 곡관 내부에서 유체가 흐름으로 회전되어 발전부에서 전력을 생산할 수 있도록 복수의 발전유도부가 구비될 수 있다.A pipe joint is formed at both ends of the pipe, and a curved pipe is connected between the pipe joints to induce an eccentric flow of the fluid, so that the fluid is rotated in the flow inside the curved pipe to produce power in the power generation unit A plurality of power generation induction units may be provided.
상기 곡관은 "∩"자 형태로 형성되며, 상기 발전유도부가 곡관의 좌,우측 직선면과 곡선면에 각각 적어도 하나 이상으로 구비될 수 있다.The curved pipe may be formed in a "∩" shape, and at least one power generation inducing unit may be provided on the left and right straight and curved surfaces of the curved pipe, respectively.
상기 곡관 양 이음부에는 플랜지부가 구비되어 기존 배관과 연결될 수 있다.A flange portion is provided at both joints of the curved pipe to be connected to an existing pipe.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템에 의하면, 유체가 흐르는 배관 내부에 유체의 흐름으로 회전되는 발전유도부를 설치하되 유속이 느려도 발전유도부의 블레이드가 원활하게 회전되고 유체의 흐름 방향을 한쪽으로 유도하여 블레이드의 회전속도를 높일 수 있어 배관 내 작은 유동량에도 발전효율을 최대화할 수 있다.As described above, according to the instrument driving system using in-pipe flow power generation according to the present invention, a power generation induction unit rotated by the flow of the fluid is installed inside the pipe through which the fluid flows, but the blade of the power generation induction unit rotates smoothly even if the flow rate is slow and the fluid By guiding the flow direction to one side, the rotation speed of the blade can be increased, so that the power generation efficiency can be maximized even with a small flow in the pipe.
도 1은 본 발명에 따른 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템의 발전유도부의 설치 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템의 발전유도부가 설치된 배관을 절개한 상태를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템의 발전유도부의 설치 상태를 도시한 절단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템의 발전유도부의 회전상태를 도시한 절단면도이다.
도 6(a)는 본 발명에 따른 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템의 발전유도부의 일 예를 도시한 절단면도이고, (b)는 차단판이 부착된 블레이드의 사시도이다.
도 7(a)은 본 발명에 따른 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템의 발전유도부의 다른 일 예를 도시한 절단면도, (b)는 좌측면도, (c)는 테두리에 부착된 방향유도편에 대한 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템의 발전유도부의 다른 실시 예를 도시한 절단면도이다.
도 9는 도 8에 따른 발전유도부의 회전상태를 도시한 절단면도이다.1 is a configuration diagram showing a measuring instrument driving system using in-pipe flow power generation according to the present invention.
Figure 2 is a perspective view showing the installation state of the power generation inducing unit of the instrument driving system using the in-pipe flow generation according to the present invention.
3 is a perspective view illustrating a state in which a pipe in which a power generation inducing unit of a meter driving system using in-pipe flow generation according to the present invention is installed is cut.
4 is a cross-sectional view showing the installation state of the power generation inducing unit of the instrument driving system using the in-pipe flow power according to the present invention.
5 is a cross-sectional view showing the rotational state of the power generation inducing unit of the instrument driving system using in-pipe flow power according to the present invention.
Figure 6 (a) is a cross-sectional view showing an example of the power generation inducing unit of the instrument driving system using the in-pipe flow power generation according to the present invention, (b) is a perspective view of a blade to which a blocking plate is attached.
Figure 7 (a) is a cross-sectional view showing another example of the power generation induction part of the instrument driving system using in-pipe flow generation according to the present invention, (b) is a left side view, (c) is a direction guide piece attached to the edge is a perspective view for
8 is a cross-sectional view showing another embodiment of the power generation inducing unit of the instrument driving system using in-pipe flow power according to the present invention.
9 is a cross-sectional view showing the rotational state of the power generation induction unit according to FIG.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
도면들에 있어서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 본 명세서에서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며, 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 권리 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.In the drawings, embodiments of the present invention are not limited to the specific form shown and are exaggerated for clarity. Although specific terms have been used in this specification, they are used for the purpose of describing the present invention, and are not used to limit the meaning or scope of the present invention described in the claims.
본 명세서에서 '및/또는'이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, '연결되는/결합되는'이란 표현은 다른 구성요소와 직접적으로 연결되거나 다른 구성요소를 통해 간접적으로 연결되는 것을 포함하는 의미로 사용된다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 '포함한다' 또는 '포함하는'으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및 소자의 존재 또는 추가를 의미한다.In the present specification, the expression 'and/or' is used to mean including at least one of the elements listed before and after. In addition, the expression 'connected/coupled' is used in a sense including being directly connected to another element or indirectly connected through another element. As used herein, the singular also includes the plural, unless the phrase specifically states otherwise. Also, as used herein, a component, step, operation, and element referred to as 'comprises' or 'comprising' refers to the presence or addition of one or more other components, steps, operations, and elements.
실시 예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 측(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.In the description of the embodiments, each layer (film), region, pattern or structure is “on” or “under” the substrate, each side (film), region, pad or patterns. The description of "formed on" includes both those formed directly or through another layer. The standards for the upper/above or lower/lower layers of each layer will be described with reference to the drawings.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템을 도시한 구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템의 발전유도부의 설치 상태를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템의 발전유도부가 설치된 배관을 절개한 상태를 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템의 발전유도부의 설치 상태를 도시한 절단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템의 발전유도부의 회전상태를 도시한 절단면도이며, 도 6(a)는 본 발명에 따른 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템의 발전유도부의 일 예를 도시한 절단면도이고, (b)는 차단판이 부착된 블레이드의 사시도이며, 도 7(a)은 본 발명에 따른 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템의 발전유도부의 다른 일 예를 도시한 절단면도, (b)는 좌측면도, (c)는 테두리에 부착된 방향유도편에 대한 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템의 발전유도부의 다른 실시 예를 도시한 절단면도이며, 도 9는 도 8에 따른 발전유도부의 회전상태를 도시한 절단면도이다.1 is a configuration diagram illustrating a measuring instrument driving system using in-pipe flow power generation according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing an installation state of a power generation inducing unit of a measuring instrument driving system using in-pipe flow power generation according to the present invention, FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the power generation inducing part of the instrument driving system using the in-pipe flow power generation according to the present invention is cut out, and FIG. 4 is the installation of the power generation induction part of the instrument driving system using the in-pipe flow power generation according to the present invention. It is a cross-sectional view showing a state, and FIG. 5 is a cross-sectional view showing the rotational state of the power generation inducing part of the instrument driving system using the in-pipe flow power generation according to the present invention, and FIG. 6 (a) is the in-pipe flow power generation according to the present invention. It is a cross-sectional view showing an example of a power generation inducing part of a measuring instrument driving system using, (b) is a perspective view of a blade with a blocking plate attached, and FIG. 7 (a) is the power generation of a measuring instrument driving system using in-pipe flow power generation according to the present invention A cross-sectional view showing another example of the induction part, (b) is a left side view, (c) is a perspective view of a direction guide piece attached to a rim, and FIG. 8 is a measuring instrument driving system using in-pipe flow power according to the present invention. It is a cross-sectional view showing another embodiment of the power generation inducing unit, and FIG. 9 is a cross-sectional view showing the rotational state of the power generation inducing unit according to FIG. 8 .
도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템은 발전유도부(100)와, 발전부(200)와, 계측기(300)와, 제어부(400)를 포함할 수 있다.As shown in FIGS. 1 to 9 , the instrument driving system using in-pipe power generation according to the present invention includes a power
상기 발전유도부(100)는 유체가 흐르는 배관(10) 내부에 설치되어 유체의 흐름으로 회전될 수 있다.The power
상기 발전유도부(100)는 회전샤프트(110)와, 블레이드(120)를 포함할 수 있다.The power
상기 회전샤프트(110)는 배관(10) 내부를 가로질러 설치되며 전기를 생산하는 발전부(200)와 연결되어 회전운동하게 됨으로써 발전부(200)에서 전력을 생산할 수 있다.The
또한, 상기 회전샤프트(110)는 한쪽 끝단이 배관(10) 내벽면에 원활하게 회전될 수 있도록 베어링(B)으로 연결되며 다른쪽이 배관(10)을 통과하여 발전부(200)와 연결될 수 있다.In addition, one end of the
그리고, 도시하지는 않았지만 상기 회전샤프트(110)가 배관(10)을 통과할 때 누수를 방지할 수 있도록 실링 처리될 수 있다.And, although not shown, a sealing treatment may be performed to prevent water leakage when the
상기 블레이드(120)는 배관(10) 내부의 회전샤프트(110)에 연결되어 배관(10) 내를 통과하는 유체의 흐름으로 회전되어 회전샤프트(110)를 회전시킬 수 있다.The
상기 블레이드(120)는 회전샤프트(110)에 복수개로 연결되며, 유체의 흐름이 느리거나 약해도 회전되어 회전력을 높일 수 있도록 반구 형상으로 형성될 수 있다.The
또한, 좌측과 우측에 각각 구비되는 블레이드(120)의 반구 형상은 서로 다른 방향으로 이루어질 수 있다.In addition, the hemispherical shape of the
즉, 한쪽 블레이드(120)의 반구 형상의 볼록한 부분은 다른쪽 블레이드(120)의 반구 형상의 오목한 부분에 비하여 유체의 흐름속에서 저항이 상대적으로 적어서 유체를 거슬러 회전하게 되고, 다른쪽 오목한 부분의 블레이드(120)은 흐르는 유체속에서 볼록한 부분에 비하여 저항을 상대적으로 많이 받게 되어 회전샤프트(110)을 중심으로 유체흐름 방향으로 회전하게 된다.That is, the hemispherical convex portion of one
한편, 필요에 따라서 도 6(a)에서와 같이, 상기 블레이드(120)의 바깥쪽 끝단면에는 배관(10) 내벽면과 블레이드(120) 사이를 빠져나가는 유체를 최대한 막아 블레이드(120)의 회전력을 높일 수 있도록 차단판(130)이 구비될 수 있다.On the other hand, if necessary, as shown in FIG. 6( a ), the outer end face of the
또한, 상기 차단판(130)은 도 6(b)에서 보이는 바와 같이 블레이드(120)의 배관쪽 끝단 테두리부에서 블레이드(120) 연결바(121)에 수직하게 연장 구비되어 블레이드(120)가 회전될 때 차단판(130)이 배관(10) 내벽면에 걸리지 않고 근접 상태로 회전될 수 있다. 차단판(130)의 최적 형상을 찾기 위해서 다양한 실험을 수행한 결과 차단판(130)의 폭(w)은 블레이드(120) 원주의 8~12%가 바람직하고, 높이(h)는 블레이드(120) 반경의 5~10%의 높이를 가지는 것이 발전효율 측면에서 가장 바람직하다는 것을 발견하였다. In addition, as shown in FIG. 6(b), the blocking
이때, 상기 차단판(130)은 블레이드(120)에 일체로 구비되거나 용접 및 접착될 수 있다.In this case, the blocking
도 7에서와 같이, 상기 배관(10)의 내벽면에는 유체의 흐름을 블레이드(120) 쪽으로 유도할 수 있도록 방향유도편(140)이 구비될 수 있다.As shown in FIG. 7 , a
상기 방향유도편(140)은 블레이드(120) 앞쪽 배관 내벽에 설치되되, 배관(10) 직경의 1.0~1.5배 전방의 힘을 받지 않는 블레이드(120) 쪽 배관 내벽에 구비되는 것이 바람직하다.The
또한, 상기 방향유도편(140)은 유체의 흐름을 힘을 받는 쪽 블레이드(120)로 향하게 하기 위하여 30도 ~ 50도의 경사각으로 형성되고, 이루어질 수 있다. 또한 방향유도편(140)의 폭(W)은 블레이드(120) 직경의 70~110%, 높이(H)는 블레이드(120) 직경의 50~70%가 바람직하다. 또한 지지편의 형상은 완만한 S 형상을 갖는 것이 바람직하다.In addition, the
그리고, 상기 방향유도편(140)은 배관(10) 내부에 용접되거나 볼팅 고정될 수 있다. 또는 도 7(c)와 같이 띠 모양의 테두리(145)에 방향유도편(140)이 부착된 형태의 구조물을 제작하여 배관(10) 내에 삽입하여 고정할 수 있다. In addition, the
도 8 내지 도 9에서와 같이, 상기 배관(10)의 양단에는 관이음부(11)가 형성되고, 상기 관이음부(11) 사이는 유체의 편향 흐름으로 유도할 수 있도록 곡관(20)이 연결될 수 있다. 상기 곡관(20) 내부에는 유체의 흐름으로 회전되어 발전부(200)에서 전력을 생산할 수 있도록 복수의 발전유도부(100)가 구비될 수 있다.As shown in FIGS. 8 to 9 , pipe joints 11 are formed at both ends of the
그리고, 상기 발전유도부(100)는 곡관(20)의 좌측과 우측의 직선면과 곡선면에 각각 적어도 하나 이상으로 구비될 수 있다.In addition, the power
도 9에서 알 수 있듯이 곡관(20) 내부의 유동에서 유동 바깥쪽에는 유속이 빨라지고, 안쪽에서는 유동이 늦어지거나 정체 영역이 발생되는 유동 특성을 이용하여 발전유도부(100)을 다수 설치하는 것이 바람직하다. 즉 유동이 빨라지는 곡관(20) 바깥쪽에는 힘을 받을 수 있도록 블레이드(120)를 배치하고, 유속이 늦어지는 정체 영역 쪽에 힘을 받지 않는 블레이드(120)가 배치되게 함으로서 좀더 효율적으로 전력을 생산할 수 있는 장점이 있게 된다. As can be seen from FIG. 9 , it is preferable to install a plurality of power
이때, 상기 곡관(20)은 관이음부(11)에 플랜지(f)로 연결될 수 있다.In this case, the
또한, 상기 곡관(20)은 배관(10)에 "∩"자 형태로 이루어질 수 있고, 필요시 다수의 "∩"자 및 “∪” 형상의 곡관이 연속적으로 배치될 수도 있다.In addition, the
이때, 상기 발전유도부(100)는 상기에서 설명한 바와 같이 회전샤프트(110)와 복수의 블레이드(120)로 이루어질 수 있다.At this time, the power
또한, 상기 발전유도부(100)의 블레이드(120)는 유체가 흐르는 방향에서 첫번째 직선 부분에서는 곡관(20)의 바깥쪽의 유속이 빨라 블레이드(120)가 반시계방향으로 회전될 수 있도록 볼록한 부분의 블레이드(120)가 곡관(20)의 안쪽으로 그리고 오목한 부분의 블레이드(120)가 유속이 빠른 바깥쪽에 배치되게 된다. 상기 곡관(20)의 곡선 부분에서는 곡관(20)의 바깥쪽면이 유속이 빨라 블레이드(120)가 시계방향으로 회전될 수 있도록 볼록 부분의 블레이드(120)가 곡관(20)의 바깥쪽으로 위치될 수 있다. 그리고, 상기 곡관(20)의 뒤쪽 직선 부분에서는 곡관(20)의 바깥쪽면이 유속이 빨라 블레이드(120)가 시계방향으로 회전될 수 있도록 오목한 부분의 블레이드(120)가 곡관(20)의 바깥쪽으로 위치될 수 있다.In addition, the
상기 발전부(200)는 발전유도부(100)의 회전샤프트(110)와 연결되어 회전샤프트(110)의 회전 운동을 통해 전기에너지를 생산할 수 있다.The
상기한 발전부(200)는 이미 널리 상용화되어 사용되고 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.Since the
상기 계측기(300)는 발전부(200)에서 발생된 전기에너지를 공급받아 유량계, 온습도센서, 압력센서 등의 전원으로 사용될 수 있다.The
상기 제어부(400)는 계측기(300)에서 검지된 데이터를 무선 통신망을 이용하여 관제 센터나 모바일 단말기로 전송 및 제어할 수 있다.The
상기와 같은 시스템에 의해 본 발명의 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템에 따른 작용상태를 살펴보면 아래와 같다.The operating state according to the instrument driving system using the in-pipe flow power generation of the present invention by the system as described above is as follows.
상기 배관(10) 내부에 반구 형상으로 이루어진 블레이드(120)를 회전샤프트(110)와 연결하여 설치하되 상기 블레이드(120)를 양쪽에 복수개로 설치하면서 둥근 부분을 서로 반대 방향으로 구비함으로써 유체의 흐름이 느리거나 흐름 방향에 구애받지 않고 상기 블레이드(120)가 원활하게 회전될 수 있는 것이다.A
그리고, 상기 블레이드(120)의 회전으로 회전샤프트(110)가 회전되며 상기 회전샤프트(110)와 연결되는 발전기(200)를 통해 전기에너지를 생산할 수 있다.And, the
또한, 상기 배관(10)에 "∩"자 형태의 곡관(20)을 연결하고 상기 곡관(20) 내부에 반구 형상의 블레이드(120)가 양쪽에 서로 다른 방향으로 연결되는 발전유도부(100)를 복수개 설치함으로써 유체의 편심흐름에 따라서 국부적으로 유속이 빨라지는 특성을 이용하여 블레이드(120)의 회전력을 향상시켜 발전효율을 높일 수 있다.In addition, a power
이와 함께, 필요시 상기 블레이드(120)의 끝단면에 차단판(130)을 구비하게 되어 유속이 느려도 상기 차단판(130)에 의해 상기 블레이드(120)의 회전속도를 높일 수 있어 전력생산량을 향상시키게 된다.In addition, if necessary, the blocking
그리고, 상기 배관(10) 내벽면에 유체가 흐르는 방향에서 블레이드(120)의 앞쪽에 일정 각도의 경사각을 이루면서 방향유도편(140)을 구비함으로써 유체가 방향유도편(140)을 따라 상기 블레이드(120) 방향으로 흐르면서 빨라지게 되어 발전효율을 최대화할 수 있다.And, by providing the
따라서, 상기 배관(10) 내부에 유체의 흐름에 따라 블레이드(120) 및 회전샤프트(110)가 회전되어 상기 회전샤프트(110)의 회전력에 의해 발전기(200)를 통해 전력을 생산하고 생산된 전력을 이용하여 계측기(300)의 전원으로 사용하며, 상기 계측기(300)의 각 유량센서들의 디지털 데이터들을 제어부(400)에서 제어하여 무선 통신망을 이용하여 관제 센터나 모바일 단말기로 데이터를 전송 및 각 센서들은 관제센터나 모바일 단말기의 제어신호를 받아 제어할 수 있다.Accordingly, the
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.As described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and anyone with ordinary skill in the art to which the present invention pertains can use various methods without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Of course, modifications are possible, and such modifications are intended to be within the scope of the claims.
10 : 배관 11 : 관이음부
20 : 곡관 100 : 발전유도부
110 : 회전샤프트 120 : 블레이드
121 : 연결바 130 : 차단판
140 : 방향유도편 145 : 테두리
200 : 발전부 300 : 계측기
400 : 제어부10: pipe 11: pipe joint
20: curved pipe 100: power generation induction unit
110: rotating shaft 120: blade
121: connection bar 130: blocking plate
140: direction guide piece 145: border
200: power generation unit 300: measuring instrument
400: control unit
Claims (9)
상기 발전유도부의 회전 운동으로 전기에너지를 생산하는 발전부;
상기 발전부에서 생산된 전력을 공급받아 검지하는 계측기; 및
상기 계측기에서 검지된 데이터를 전송받아 제어하는 제어부;를 포함하여 구성되되
상기 발전유도부는,
상기 배관 내부에 발전부에 연결되어 회전 가능하게 설치되는 회전샤프트; 및
상기 회전샤프트에 연결되어 유체의 흐름으로 회전되어 회전샤프트를 회전시킬 수 있도록 하는 복수개의 블레이드;를 포함하고,
상기 블레이드의 바깥쪽 끝단면에는 배관 내벽면과 블레이드 사이를 빠져나가는 유체를 막아 블레이드의 회전력을 높일 수 있도록 차단판이 구비되는 것을 특징으로 하는 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템.a power generation induction unit installed inside the pipe and rotated by the flow of the fluid;
a power generation unit for generating electric energy by the rotational motion of the power generation induction unit;
a measuring instrument for receiving and detecting the power produced by the power generation unit; and
A control unit for receiving and controlling the data detected by the instrument;
The power generation induction unit,
a rotating shaft connected to the power generation unit inside the pipe and rotatably installed; and
A plurality of blades connected to the rotary shaft and rotated by the flow of a fluid to rotate the rotary shaft;
An instrument driving system using in-pipe flow power generation, characterized in that a blocking plate is provided on the outer end surface of the blade to increase the rotational force of the blade by blocking the fluid escaping between the inner wall surface of the pipe and the blade.
상기 블레이드는 회전력을 높일 수 있도록 반구 형상으로 형성되되 좌,우측의 블레이드 형상이 서로 다른 방향으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템.The method of claim 1,
The blade is formed in a hemispherical shape to increase the rotational force, and the left and right blade shapes are in different directions.
상기 배관의 내벽면에는 유체의 흐름을 블레이드 방향으로 유도할 수 있도록 방향유도편이 구비되는 것을 특징으로 하는 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템.The method of claim 1,
A measuring instrument driving system using in-pipe flow power generation, characterized in that a direction guide piece is provided on the inner wall surface of the pipe to guide the flow of the fluid in the blade direction.
상기 방향유도편은 블레이드 앞쪽 배관 내벽에 설치되되, 배관 직경의 1.0~1.5배 전방의 힘을 받지 않는 블레이드 쪽 배관 내벽에 구비되며, 유체의 흐름을 힘을 받는 쪽 블레이드로 향하게 하기 위하여 30도 ~ 50도의 경사각으로 형성되는 것을 특징으로 하는 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템.6. The method of claim 5,
The direction guide piece is installed on the inner wall of the pipe in front of the blade, and is provided on the inner wall of the pipe on the blade side that does not receive a force in front of 1.0 to 1.5 times the diameter of the pipe. A meter driving system using in-pipe flow power generation, characterized in that it is formed at an inclination angle of 50 degrees.
상기 배관의 양단에는 관이음부가 형성되고, 상기 관이음부 사이에는 유체의 편심 흐름을 유도할 수 있도록 곡관이 연결되어, 상기 곡관 내부에서 유체가 흐름으로 회전되어 발전부에서 전력을 생산할 수 있도록 복수의 발전유도부가 구비되는 것을 특징으로 하는 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템.The method of claim 1,
A pipe joint is formed at both ends of the pipe, and a curved pipe is connected between the pipe joints to induce an eccentric flow of the fluid, so that the fluid is rotated in the flow inside the curved pipe to produce power in the power generation unit A meter driving system using in-pipe flow power generation, characterized in that it is provided with a plurality of power generation induction units.
상기 곡관은 "∩"자 형태로 형성되며, 상기 발전유도부가 곡관의 좌,우측 직선면과 곡선면에 각각 적어도 하나 이상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템.8. The method of claim 7,
The curved pipe is formed in a "∩" shape, and the power generation inducing part is provided in at least one on the left and right straight and curved surfaces of the curved pipe, respectively.
상기 곡관 양 이음부에는 플랜지부가 구비되어 기존 배관과 연결되는 것을 특징으로 하는 관내 유동발전을 이용한 계측기 구동시스템.9. The method according to claim 7 or 8,
A flange portion is provided at both joints of the curved pipe, and the instrument driving system using in-pipe flow power generation, characterized in that it is connected to the existing pipe.
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---|---|---|---|
KR1020210049386A KR102280999B1 (en) | 2021-04-15 | 2021-04-15 | Measuring instrument driving system using pipe flow power generation |
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WO2013002211A1 (en) * | 2011-06-30 | 2013-01-03 | Kurata Sakuji | Self-power generation type pipe sensor, disaster detection system, and self-power generation type pipe attachment device |
JP2013024190A (en) * | 2011-07-25 | 2013-02-04 | Takeshi Abe | Drainage power generation pipe for housing |
KR101649872B1 (en) | 2014-12-29 | 2016-08-23 | 충북대학교 산학협력단 | Hydraulic power generation module using flow in the pipe |
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