KR102337144B1 - 소수력 발전장치 - Google Patents

소수력 발전장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102337144B1
KR102337144B1 KR1020210056345A KR20210056345A KR102337144B1 KR 102337144 B1 KR102337144 B1 KR 102337144B1 KR 1020210056345 A KR1020210056345 A KR 1020210056345A KR 20210056345 A KR20210056345 A KR 20210056345A KR 102337144 B1 KR102337144 B1 KR 102337144B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
flow
vortex
unit
disposed
side wall
Prior art date
Application number
KR1020210056345A
Other languages
English (en)
Inventor
김종우
송유리
Original Assignee
한국친환경에너지기술(주)
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 한국친환경에너지기술(주) filed Critical 한국친환경에너지기술(주)
Priority to KR1020210056345A priority Critical patent/KR102337144B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102337144B1 publication Critical patent/KR102337144B1/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
    • F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/16—Stators
    • F03B3/18—Stator blades; Guide conduits or vanes, e.g. adjustable
    • F03B3/186—Spiral or volute casings
    • 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
    • F03B3/02—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto with radial flow at high-pressure side and axial flow at low-pressure side of rotors, e.g. Francis 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
    • F03B3/04—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto with substantially axial flow throughout rotors, e.g. propeller 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
    • F03B3/18—Stator blades; Guide conduits or vanes, e.g. adjustable
    • F03B3/183—Adjustable vanes, e.g. wicket gates
    • 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
    • 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
    • F05B2220/70—Application in combination with
    • F05B2220/706—Application in combination with an electrical generator
    • 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
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/10—Stators
    • F05B2240/12—Fluid guiding means, e.g. vanes
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

소수력 발전장치의 일 실시예는, 개구가 구비되고, 상기 개구를 통해 유수가 유입되는 유입부; 상기 유입부와 연통되고, 유수가 낙하하여 유동하는 공간을 제공하는 유동부; 및 상기 유동부를 관통하도록 배치되고, 회전하도록 구비되는 회전부를 포함하는 것일 수 있다.
상기 유입부는, 곡선형측벽이 구비되고, 유입되는 유수에 와류를 형성하는 와류형성부; 길이방향으로 직선형을 가지도록 구비되고 상기 와류형성부와 연통되고, 유입되는 유수를 상기 와류형성부로 안내하는 안내부; 및 상기 와류형성부와 상기 안내부가 연동되는 위치에 배치되고, 상기 안내부와 상기 와류형성부가 연통되는 부위의 유수의 유동면적을 조절하는 유동조절부를 포함하는 것일 수 있다.

Description

소수력 발전장치{MICRO HYDRO POWER GENERATION APPARATUS}
본 발명은 소수력 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발전효율이 향상된 구조를 가진 소수력 발전장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
일반적인 수력 발전방법은 대규모의 발전설비와 발전을 위한 막대한 양의 에너지원 및 높은 낙차를 필요로 한다.
석탄이나 석유 등의 발전설비는 화석 연료로 인한 공해물질의 발생으로 환경오염을 유발시키는 가장 주요한 원인이기도 하다. 자연에너지인 태양광, 조력, 파력, 풍력을 활용한 발전방법은 친환경적이며 영구적이지만 날씨와 환경에 상당한 제약이 따른다. 특히 한정된 장소에만 적용할 수밖에 없어 설치장소에 제약이 따르는 단점이 있다.
이에 비하여 소수력 발전은 상대적으로 소규모의 발전설비에 해당하여 설치에 별다른 큰 제약이 없다. 또한, 어느정도의 유량을 가진 유수가 있다면 안정적인 전기생산도 가능하다.
대규모의 수력발전은 댐의 건설과 댐으로 인해 수몰로 인해 환경파괴를 야기할 수 있다. 그러나 소수력 발전은 댐 건설 등의 대규모 토목공사를 진행하지 않고, 주위환경을 해치지 않으면서 발전이 가능하다.
이러한 이점이 있고, 친환경적인 점에서, 소수력 발전은 적극적으로 연구와 개발이 필요하다. 한편, 소수력 발전의 기술개발에 있어서, 에너지 변환효율 즉, 발전효율을 높일 수 있는 연구가 필요하다.
본 발명의 목적은 발전효율이 높은 소수력 발전장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 유수가 형성하는 와류의 세기를 높일 수 있는 구조를 가진 소수력 발전장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
소수력 발전장치의 일 실시예는, 개구가 구비되고, 상기 개구를 통해 유수가 유입되는 유입부; 상기 유입부와 연통되고, 유수가 낙하하여 유동하는 공간을 제공하는 유동부; 및 상기 유동부를 관통하도록 배치되고, 회전하도록 구비되는 회전부를 포함하는 것일 수 있다.
상기 유입부는, 곡선형측벽이 구비되고, 유입되는 유수에 와류를 형성하는 와류형성부; 길이방향으로 직선형을 가지도록 구비되고 상기 와류형성부와 연통되고, 유입되는 유수를 상기 와류형성부로 안내하는 안내부; 및 상기 와류형성부와 상기 안내부가 연동되는 위치에 배치되고, 상기 안내부와 상기 와류형성부가 연통되는 부위의 유수의 유동면적을 조절하는 유동조절부를 포함하는 것일 수 있다.
상기 유동조절부는, 힌지회전 가능하도록 구비되고, 상기 곡선형측벽에 대하여 이동함으로써 상기 안내부와 상기 와류형성부가 연통되는 부위의 유수의 유동면적을 변경하도록 구비되는 것일 수 있다.
상기 안내부는, 바닥면을 형성하는 제1바닥부; 상기 와류형성부의 상기 곡선형측벽의 일단부와 연결되고, 직선형으로 구비되는 제1직선형측벽; 및 일단부가 상기 와류형성부의 상기 곡선형측벽에 결합하고, 상기 제1직선형측벽과 이격되어 구비되고, 직선형으로 구비되는 제2직선형측벽을 포함하는 것일 수 있다.
상기 와류형성부는, 상기 제1바닥부와 연결되고, 바닥면을 형성하고, 중앙부에서 상기 유동부와 연통되는 연통구가 형성되는 제2바닥부; 및 상기 제2바닥부 상에 배치되고, 유입되는 유수에 와류를 형성하는 상기 곡선형측벽을 포함하는 것일 수 있다.
상기 곡선형측벽은, 상기 제1직선형측벽과 연결되는 단부에서 원주방향으로 갈수록 직경이 감소하는 와류형으로 구비되는 것일 수 있다.
소수력 발전장치의 일 실시예는, 상기 유입부 및 상기 유동부가 장착되는 제1지지부; 상기 제1지지부와 결합하고, 복수의 프레임으로 구비되는 프레임부; 및 상기 제1지지부 하부에서 상기 프레임부와 결합하고, 상기 프레임부의 복수의 상기 프레임의 이격간격을 유지하는 제2지지부를 더 포함하는 것일 수 있다.
소수력 발전장치의 일 실시예는, 상기 유입부의 상측에 배치되고, 상기 유입부에 의해 지지되고, 상기 회전부가 회전가능하도록 결합하는 제1회전지지부; 및 상기 유동부의 하측에 배치되고, 상기 유동부에 의해 지지되고, 상기 회전부가 회전가능하도록 결합하는 제2회전지지부를 더 포함하는 것일 수 있다.
소수력 발전장치의 일 실시예는, 상기 유입부의 상측에 배치되고, 상기 프레임부에 결합하고, 상기 제1회전지지부가 장착되는 제1장착부; 및 상기 유동부의 하측에 배치되고, 상기 제2회전지지부가 장착되고, 상기 유동부를 유동하는 유수가 배출되는 배출구가 형성되는 제2장착부를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 소수력 발전장치에서, 와류형성부의 곡선형측벽이 원주방향으로 갈수록 직경이 감소하는 와류형으로 구비됨으로써, 와류형성부에 유입된 유수는 와류를 형성하고 유동함에 따라 와류의 세기가 커질 수 있다. 따라서, 유수에 효과적으로 와류를 형성하고 강화함으로써 회전부에 가해지는 유수의 충격력을 높여 소수력 발전장치의 발전효율을 높일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 소수력 발전장치에서, 유동조절부는 안내부와 와류형성부가 연통되는 부위의 유수의 유동면적을 변경시킴으로써, 유수의 유량이 변화함에 따라 각각의 유량에서 유동부에서의 와류의 세기가 최대가 되도록 할 수 있다. 이에 따라, 소수력 발전장치의 발전효율을 높일 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 일 실시예에 따른 소수력 발전장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 소수력 발전장치를 나타낸 정면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 소수력 발전장치를 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 3의 사시도이다.
도 5는 도 2의 AA방향을 바라본 도면이다.
도 6은 도 2의 BB방향을 바라본 도면이다.
도 7은 도 6에서 유동조절부가 회전하여 위치가 변경된 상태를 나타낸 도면이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B 를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.
도 1은 일 실시예에 따른 소수력 발전장치를 나타낸 사시도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 소수력 발전장치를 나타낸 정면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 소수력 발전장치를 나타낸 단면도이다. 도 4는 도 3의 사시도이다. 도 5는 도 2의 AA방향을 바라본 도면이다.
실시예에 따른 소수력 발전장치는 비교적 유량이 작은 유수를 이용하여 전기를 생산하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 어류, 기타 수생생물의 양식에 사용되는 양식장으로부터 배출되는 유수를 사용하여 실시예의 소수력 발전장치를 운용할 수 있다. 양식장에서는 비교적 일정한 유량의 유수가 계속 배출되는 것이 일반적이므로 이러한 유수를 사용하여 실시예의 소수력 발전장치를 안정적으로 운용할 수 있다.
다른 실시예로, 하천의 물을 유입시켜 사용함으로써, 실시예의 소수력 발전장치를 운용할 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 따른 소수력 발전장치는 유입되는 유수가 하중에 의해 낙하하는 구간의 적어도 일부에 유수에 의해 가해지는 충격에 의해 회전하는 회전부(300)를 구비될 수 있다. 상기 회전부(300)는 회전하여 이에 커플링된 발전기를 회전시켜 전기를 생산할 수 있다.
소수력 발전장치는 유입부(100), 유동부(200), 회전부(300), 유동면적조절부(700), 임펠러부(800) 및 가이드베인부(900)를 포함할 수 있다. 유동면적조절부(700)는 하기에 도면을 참조하여 설명하고, 나머지 구성요소들을 먼저 설명한다.
유입부(100)는 개구(101)가 구비되고, 상기 개구(101)를 통해 유수가 유입될 수 있다. 유수는 유입부(100)의 개구(101)로 유입되어 상기 소수력 발전장치를 관통하여 흐르면서 회전장치에 충격을 가하여 상기 회전장치를 회전시킬 수 있다.
유동부(200)는 상기 유입부(100)와 연통되고, 유수가 낙하하여 유동하는 공간을 제공할 수 있다. 유동부(200)는 유수가 하중에 의해 낙하하면서 회전부(300)에 충격을 가할 수 있도록, 소수력 발전장치의 상하방향으로 유수가 흐르는 공간을 형성할 수 있다.
회전부(300)는 상기 유동부(200)를 관통하도록 배치되고, 회전하도록 구비될 수 있다. 회전부(300)는 유수가 가하는 충격에 의해 회전하여 전기를 생산할 수 있다.
회전부(300)의 회전축은 소수력 발전장치의 상하방향으로 배치되도록 구비될 수 있다. 따라서, 회전부(300)는 적어도 일부가 소수력 발전장치의 상하방향으로 공간이 형성되는 유동부(200)의 상기 공간에 장착되도록 구비될 수 있다.
회전부(300)의 상단부에는 기어(10)가 장착될 수 있고, 상기 기어(10)는 발전기(미도시)와 기계적으로 커플링될 수 있다. 따라서, 회전부(300)가 유수에 의해 회전함에 따라 발전기도 회전하여 전기를 생산할 수 있다.
임펠러부(800)는 상기 회전부(300)에 장착되고, 유수의 유동경로에 배치되어, 상기 유수에 의해 회전력을 제공받아 회전함과 동시에 상기 회전부(300)를 회전시킬 수 있다. 이때, 임펠러부(800)는 제1임펠러(810)와 제2임펠러(820)를 포함할 수 있다.
제1임펠러(810)는 상기 유입부(100)에 배치되고, 회전축의 방향이 상기 유수의 유동방향과 교차하도록 배치되고, 복수의 제1블레이드가 회전축을 중심으로 방사상으로 배치될 수 있다.
제2임펠러(820)는 상기 유동부(200)에 배치되고, 회전축의 방향이 상기 유수의 유동방향과 나란하도록 배치되고, 복수의 제2블레이드가 회전축을 중심으로 방사상으로 배치될 수 있다.
가이드베인부(900)는 상기 유동부(200)에 상기 제2임펠러(820)의 상측에 배치되고, 중심부를 기준으로 복수의 베인이 방사상으로 배치될 수 있다. 가이드베인부(900)는 유동부(200)에 회전하지 않도록 장착될 수 있다.
가이드베인부(900)는 유동부(200)를 흐르는 유수가 와류를 형성하거나 또는 유수의 와류가 강화되도록 가이드할 수 있다. 따라서, 가이드베인부(900)를 통과한 유수는 와류가 형성되고, 이미 유수에 형성된 와류가 더욱 강화될 수 있다. 따라서, 유수에 와류를 형성하거나 와류를 강화하기 위해, 가이드베인부(900)의 베인은 회전부(300)의 회전축 방향에 대하여 경사지도록 구비될 수 있다.
유입부(100)는 와류형성부(110), 안내부(120) 및 유동조절부(130)를 포함할 수 있다.
와류형성부(110)는 곡선형측벽(111)이 구비되고, 유입되는 유수에 와류를 형성할 수 있다. 와류형성부(110)는 곡선형측벽(111)일 가지고, 안내부(120)로 유입되는 유수는 상기 곡선형측벽(111)이 부딪히면서 와류(vortex)를 형성할 수 있다.
와류형성부(110)의 중앙은 유동부(200)와 연통이 될 수 있다. 따라서, 유입부(100)로 유입된 유수는 와류형성부(110)에서 와류가 되고, 다시 와류형성부(110)의 중앙에서 중력에 의해 낙하하여 유동부(200)를 흐를 수 있다.
유수는 유동하면서 와류형성부(110)에 배치되는 제1임펠러(810)를 충격하고, 또한 유동부(200)에 배치되는 제2임펠러(820)를 충격함으로써, 제1임펠러(810)와 제2임펠러(820)가 장착되는 회전부(300)를 회전시킬 수 있다.
안내부(120)는 길이방향으로 직선형을 가지도록 구비되고 상기 와류형성부(110)와 연통되고, 유입되는 유수를 상기 와류형성부(110)로 안내할 수 있다. 안내부(120)는 와류형성부(110)의 가장자리 부위에서 상기 와류형성부(110)와 연통되도록 구비됨으로써, 안내부(120)를 통해 와류형성부(110)로 유입된 유수가 와류형성부(110)의 곡선형측벽(111)에 의해 가이드되어 와류를 형성하도록 도울 수 있다.
유동조절부(130)는 상기 와류형성부(110)와 상기 안내부(120)가 연동되는 위치에 배치되고, 상기 안내부(120)와 상기 와류형성부(110)가 연통되는 부위의 유수의 유동면적을 조절할 수 있다. 유동조절부(130)는 도면을 참조하여 하기에 구체적으로 설명한다.
안내부(120)는 제1바닥부(121), 제1직선형측벽(122), 제2직선형측벽(123) 및 천정부를 포함할 수 있다.
제1바닥부(121)는 안내부(120)의 바닥면을 형성하고, 와류형성부(110)로부터 돌출되도록 형성되어 유수가 상기 안내부(120)를 통해 와류형성부(110)로 유입되는 통로의 하면이 될 수 있다.
제1직선형측벽(122)은 상기 와류형성부(110)의 상기 곡선형측벽(111)의 일단부와 연결되고, 직선형으로 구비될 수 있다.
제2직선형측벽(123)은 일단부가 상기 와류형성부(110)의 상기 곡선형측벽(111)에 결합하고, 상기 제1직선형측벽(122)과 이격되어 구비되고, 직선형으로 구비될 수 있다.
제1바닥부(121), 제1직선형측벽(122) 및 제2직선형측벽(123)은 예를 들어, 판형 부재를 벤딩(bending) 가공하여 일체로 형성되어 하나의 안내부(120)가 될 수 있다. 제1바닥부(121), 제1직선형측벽(122) 및 제2직선형측벽(123)의 일단은 개구(101)를 형성하고, 유수는 상기 개구(101)를 통해 안내부(120)에 의해 안내되어 와류형성부(110)로 유입될 수 있다.
천정부는 양측이 상기 제1직선형측벽(122)과 제2직선형측벽(123)에 결합하여 안내부(120)의 상면을 형성할 수 있다. 다만, 천정부는 안내부(120)의 필수적인 구성요소는 아니므로, 상기 안내부(120)는 천정부없이 형성될 수도 있다.
와류형성부(110)는 제2바닥부(112)와 곡선형측벽(111)을 포함할 수 있다.
제2바닥부(112)는 상기 제1바닥부(121)와 연결되고, 바닥면을 형성하고, 중앙부에서 상기 유동부(200)와 연통되는 연통구(1121)가 형성될 수 있다. 곡선형측벽(111)은 상기 제2바닥부(112) 상에 배치되고, 유입되는 유수에 와류를 형성할 수 있다.
와류형성부(110)로 유입된 유수는 곡선형측벽(111)에 의해 안내되어 와류를 형성하고, 와류의 유수는 와류형성부(110)에 배치되는 제1임펠러(810)에 충격을 가하여 상기 제1임펠러(810)와 회전부(300)를 회전시킬 수 있다.
한편, 유수는 제2바닥부(112)의 중앙부에 있는 연통구(1121)를 통해 유동부(200)로 유입되어, 상기 유동부(200)에 장착되는 제2임펠러(820)에 충격을 가하여 상기 회전부(300)를 회전시킬 수 있다.
즉, 유수는 제1임펠러(810)와 제2임펠러(820)에 충격을 가하여 상기 제1임펠러(810)와 제2임펠러(820)가 장착된 회전부(300)를 회전시켜 전기를 생산할 수 있다. 한편, 곡선형측벽(111)은 도면을 참조하여 하기에 더욱 구체적으로 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 실시예의 소수력 발전장치는 유동면적조절부(700)를 더 포함할 수 있다. 유동면적조절부(700)는 상기 유입부(100)와 상기 유동부(200)가 연통되는 위치에 배치되고, 상기 유입부(100)와 상기 유동부(200)가 연통되는 연통구(1121)의 단면적을 조절할 수 있다.
유동면적조절부(700)는 유동부(200)의 입구인 상기 연통구(1121)의 단면적을 조절함으로써, 소수력 발전장치에 유입되는 유수의 유량의 변화에 능동적으로 대처할 수 있다.
특히, 유동부(200)로 유입되는 유수의 유량과 상기 연통구(1121)의 단면적 사이의 상관관계에 따라 상기 유수에서 발생하는 와류의 세기가 달라질 수 있다.
유동면적조절부(700)를 제어하여 연통구(1121)의 단면적을 변화시킴으로써, 유수의 유량이 변화함에 따라 각각의 유량에서 유동부(200)에서의 와류의 세기가 최대가 되도록 할 수 있다.
이때, 유수의 각각의 유량에서 상기 유동부(200)에서의 와류의 세기가 최대가 되는 연통구(1121)의 단면적은, 실험 또는 소수력 발전장치의 사용으로 얻은 데이터로부터 도출될 수 있다.
유동면적조절부(700)는 회전날개(710), 베이스플레이트(720) 및 조절레버(730)를 포함할 수 있다. 회전날개(710)는 복수로 구비되고, 나선형으로 회전하여 상기 연통구(1121)의 적어도 일부를 덮음으로써 상기 연통구(1121)의 단면적을 축소 및 확장할 수 있다.
베이스플레이트(720)에는 상기 회전날개(710)가 회전 가능하도록 장착될 수 있다. 조절레버(730)는 상기 회전날개(710)의 회전을 조절할 수 있다. 사용자는 조절레버(730)를 조작하여 상기 회전날개(710)를 회전시킴으로써 연통구(1121)의 단면적을 축소 및 확장함으로써, 각각의 유수의 유량에 따라 유동부(200)에서의 와류의 세기가 최대가 되도록 상기 연통구(1121)의 단면적을 변경할 수 있다.
실시예에서, 유동면적조절부(700)는 연통구(1121)의 단면적을 변화시킴으로써, 유수의 유량이 변화함에 따라 각각의 유량에서 유동부(200)에서의 와류의 세기가 최대가 되도록 할 수 있다.
실시예의 소수력 발전장치는 제1지지부(410), 프레임부(420) 및 제2지지부(430)를 포함할 수 있다. 제1지지부(410), 프레임부(420) 및 제2지지부(430)에 의해 유입부(100), 유동부(200) 및 회전부(300)가 소수력 발전장치에 안정적으로 장착되고 지지될 수 있다.
제1지지부(410)에는 상기 유입부(100) 및 상기 유동부(200)가 장착될 수 있다. 프레임부(420)는 상기 제1지지부(410)와 결합하고, 복수의 프레임으로 구비될 수 있다. 제2지지부(430)는 상기 제1지지부(410) 하부에서 상기 프레임부(420)와 결합하고, 상기 프레임부(420)의 복수의 상기 프레임의 이격간격을 유지하도록 구비될 수 있다.
실시예의 소수력 발전장치는 회전부(300)가 안정적으로 지지되면서 원활하게 회전할 수 있도록, 제1회전지지부(510)와 제2회전지지부(520)를 포함할 수 있다.
제1회전지지부(510)는 상기 유입부(100)의 상측에 배치되고, 상기 유입부(100)에 의해 지지되고, 상기 회전부(300)가 회전가능하도록 결합할 수 있다. 제2회전지지부(520)는 상기 유동부(200)의 하측에 배치되고, 상기 유동부(200)에 의해 지지되고, 상기 회전부(300)가 회전가능하도록 결합할 수 있다.
제1회전지지부(510)와 제2회전지지부(520)가 소수력 발전장치에 장착되기 위해, 소수력 발전장치에는 제1장착부(610)와 제2장착부(620)가 구비될 수 있다.
제1장착부(610)는 상기 유입부(100)의 상측에 배치되고, 상기 프레임부(420)에 결합하고, 상기 제1회전지지부(510)가 장착되도록 구비될 수 있다. 제2장착부(620)는 상기 유동부(200)의 하측에 배치되고, 상기 제2회전지지부(520)가 장착되고, 상기 유동부(200)를 유동하는 유수가 배출되는 배출구가 형성되도록 구비될 수 있다.
제1장착부(610)와 제2장착부(620)는 상대적으로 직경이 작은 제1회전지지부(510)와 제2회전지지부(520)를 소수력 발전장치에 장착하기 위해 구비될 수 있다.
도 6은 도 2의 BB방향을 바라본 도면이다. 도 7은 도 6에서 유동조절부(130)가 회전하여 위치가 변경된 상태를 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 와류형성부(110)를 이루는 곡선형측벽(111)은 상기 제1직선형측벽(122)과 연결되는 단부에서 원주방향으로 갈수록 직경이 감소하는 와류형으로 구비될 수 있다.
따라서, 안내부(120)를 통해 유입된 유수는 와류형의 와류형성부(110)에 가이드되어 그 유선(stream line)이 회전할수록 중앙부의 연통구(1121)에 가까워지도록 구비될 수 있다. 즉, 유수는 와류형성부(110)에 의해 와류가 형성되고, 유동함에 따라 이러한 와류의 세기가 점차적으로 커질 수 있다.
즉, 와류형성부(110)에 유입된 유수는 곡선형측벽(111)의 형상에 따라 유동하여 와류가 형성되고, 또한 곡선형측벽(111)에 의해 유수가 유동함에 따라 와류의 세기가 점차적으로 커질 수 있다.
실시예에서, 와류형성부(110)의 곡선형측벽(111)이 원주방향으로 갈수록 직경이 감소하는 와류형으로 구비됨으로써, 와류형성부(110)에 유입된 유수는 와류를 형성하고 유동함에 따라 와류의 세기가 커질 수 있다. 따라서, 유수에 효과적으로 와류를 형성하고 강화함으로써 회전부(300)에 가해지는 유수의 충격력을 높여 소수력 발전장치의 발전효율을 높일 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 유동조절부(130)는 힌지회전 가능하도록 구비될 수 있다. 예를 들어, 유동조절부(130)의 일측엣지(131)는 구속없이 자유롭고, 타측엣지에는 힌지장치가 구비되어 회전하도록 구비될 수 있다.
유동조절부(130)는 상기 곡선형측벽(111)에 대하여 이동함으로써 상기 안내부(120)와 상기 와류형성부(110)가 연통되는 부위의 유수의 유동면적을 변경할 수 있다.
이러한 구조로 인해, 유동조절부(130)는 와류형성부(110)의 제2바닥부(112) 상에서 힌지회전하여 와류형성부(110)와 연통되는 안내부(120)의 단면적을 조절할 수 있다. 이에 따라 와류형성부(110)의 입구인 개구(101)의 단면적을 조절할 수 있다.
유동조절부(130)는 와류형성부(110)의 입구인 개구(101)의 단면적을 조절함으로써, 소수력 발전장치에 유입되는 유수의 유량의 변화에 능동적으로 대처할 수 있다.
특히, 와류형성부(110)로 유입되는 유수의 유량과 상기 개구(101)의 단면적 사이의 상관관계에 따라 상기 유수에서 발생하는 와류의 세기가 달라질 수 있다.
유동조절부(130)를 제어하여 개구(101)의 단면적을 변화시킴으로써, 유수의 유량이 변화함에 따라 각각의 유량에서 와류형성부(110)에서의 와류의 세기가 최대가 되도록 할 수 있다.
이때, 유수의 각각의 유량에서 상기 와류형성부(110)에서의 와류의 세기가 최대가 되는 개구(101)의 단면적은, 실험 또는 소수력 발전장치의 사용으로 얻은 데이터로부터 도출될 수 있다.
실시예에서, 유동조절부(130)는 안내부(120)와 와류형성부(110)가 연통되는 부위의 유수의 유동면적을 변경시킴으로써, 유수의 유량이 변화함에 따라 각각의 유량에서 유동부(200)에서의 와류의 세기가 최대가 되도록 할 수 있다. 이에 따라, 소수력 발전장치의 발전효율을 높일 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
10: 기어
100: 유입부
101: 개구
110: 와류형성부
111: 곡선형측벽
112: 제2바닥부
1121: 연통구
120: 안내부
121: 제1바닥부
122: 제1직선형측벽
123: 제2직선형측벽
130: 유동조절부
131: 일측엣지
200: 유동부
300: 회전부
410: 제1지지부
420: 프레임부
430: 제2지지부
510: 제1회전지지부
520: 제2회전지지부
610: 제1장착부
620: 제2장착부
700: 유동면적조절부
710: 회전날개
720: 베이스플레이트
730: 조절레버
800: 임펠러부
810: 제1임펠러
820: 제2임펠러
900: 가이드베인부

Claims (8)

  1. 개구가 구비되고, 상기 개구를 통해 유수가 유입되는 유입부;
    상기 유입부와 연통되고, 유수가 낙하하여 유동하는 공간을 제공하는 유동부;
    상기 유동부를 관통하도록 배치되고, 회전하도록 구비되는 회전부; 및
    상기 회전부에 장착되고, 유수의 유동경로에 배치되어, 상기 유수에 의해 회전력을 제공받아 회전함과 동시에 상기 회전부를 회전시키는 임펠러부
    를 포함하고,
    상기 유입부는,
    곡선형측벽이 구비되고, 유입되는 유수에 와류를 형성하는 와류형성부;
    길이방향으로 직선형을 가지도록 구비되고 상기 와류형성부와 연통되고, 유입되는 유수를 상기 와류형성부로 안내하는 안내부; 및
    상기 와류형성부와 상기 안내부가 연동되는 위치에 배치되고, 상기 안내부와 상기 와류형성부가 연통되는 부위의 유수의 유동면적을 조절하는 유동조절부
    를 포함하고,
    상기 임펠러부는,
    상기 유입부에 배치되고, 회전축의 방향이 상기 유수의 유동방향과 교차하도록 배치되는 제1임펠러; 및
    상기 유동부에 배치되고, 회전축의 방향이 상기 유수의 유동방향과 나란하도록 배치되는 제2임펠러
    를 포함하는,
    소수력 발전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유동조절부는,
    힌지회전 가능하도록 구비되고, 상기 곡선형측벽에 대하여 이동함으로써 상기 안내부와 상기 와류형성부가 연통되는 부위의 유수의 유동면적을 변경하도록 구비되는,
    소수력 발전장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 안내부는,
    바닥면을 형성하는 제1바닥부;
    상기 와류형성부의 상기 곡선형측벽의 일단부와 연결되고, 직선형으로 구비되는 제1직선형측벽; 및
    일단부가 상기 와류형성부의 상기 곡선형측벽에 결합하고, 상기 제1직선형측벽과 이격되어 구비되고, 직선형으로 구비되는 제2직선형측벽
    을 포함하는,
    소수력 발전장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 와류형성부는,
    상기 제1바닥부와 연결되고, 바닥면을 형성하고, 중앙부에서 상기 유동부와 연통되는 연통구가 형성되는 제2바닥부; 및
    상기 제2바닥부 상에 배치되고, 유입되는 유수에 와류를 형성하는 상기 곡선형측벽
    을 포함하는,
    소수력 발전장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 곡선형측벽은,
    상기 제1직선형측벽과 연결되는 단부에서 원주방향으로 갈수록 직경이 감소하는 와류형으로 구비되는,
    소수력 발전장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유입부 및 상기 유동부가 장착되는 제1지지부;
    상기 제1지지부와 결합하고, 복수의 프레임으로 구비되는 프레임부; 및
    상기 제1지지부 하부에서 상기 프레임부와 결합하고, 상기 프레임부의 복수의 상기 프레임의 이격간격을 유지하는 제2지지부
    를 더 포함하는,
    소수력 발전장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유입부의 상측에 배치되고, 상기 유입부에 의해 지지되고, 상기 회전부가 회전가능하도록 결합하는 제1회전지지부; 및
    상기 유동부의 하측에 배치되고, 상기 유동부에 의해 지지되고, 상기 회전부가 회전가능하도록 결합하는 제2회전지지부
    를 더 포함하는,
    소수력 발전장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유입부의 상측에 배치되고, 상기 프레임부에 결합하고, 상기 제1회전지지부가 장착되는 제1장착부; 및
    상기 유동부의 하측에 배치되고, 상기 제2회전지지부가 장착되고, 상기 유동부를 유동하는 유수가 배출되는 배출구가 형성되는 제2장착부
    를 더 포함하는,
    소수력 발전장치.
KR1020210056345A 2021-04-30 2021-04-30 소수력 발전장치 KR102337144B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210056345A KR102337144B1 (ko) 2021-04-30 2021-04-30 소수력 발전장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210056345A KR102337144B1 (ko) 2021-04-30 2021-04-30 소수력 발전장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102337144B1 true KR102337144B1 (ko) 2021-12-09

Family

ID=78866041

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210056345A KR102337144B1 (ko) 2021-04-30 2021-04-30 소수력 발전장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102337144B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009221882A (ja) * 2008-03-13 2009-10-01 Toyama Prefecture 水力発電装置
US20180372059A1 (en) * 2015-12-08 2018-12-27 Turbulent Bvba A gravitational vortex water turbine assembly
EP3480451A1 (de) * 2017-11-03 2019-05-08 AquaZoom AG Kleinwasserkraftwerk

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009221882A (ja) * 2008-03-13 2009-10-01 Toyama Prefecture 水力発電装置
US20180372059A1 (en) * 2015-12-08 2018-12-27 Turbulent Bvba A gravitational vortex water turbine assembly
EP3480451A1 (de) * 2017-11-03 2019-05-08 AquaZoom AG Kleinwasserkraftwerk

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zemamou et al. Review of savonius wind turbine design and performance
US8177480B2 (en) Modular system for generating electricity from moving fluid
KR101063775B1 (ko) 다목적 회전장치와 이를 구비한 발전시스템
Antheaume et al. Hydraulic Darrieus turbines efficiency for free fluid flow conditions versus power farms conditions
KR20150027249A (ko) 유동 제어를 가진 수직축 풍력 및 수력 터빈
US10605224B2 (en) Hydroelectric power generator using ebb and flow of seawater
WO2010027774A1 (en) Force fluid flow energy harvester
KR20110035229A (ko) 유속 유량 조절형 초저낙차 수차의 구조
EP3260696B1 (en) Hydroelectric power generation device for pipeline
US20180023539A1 (en) Hydroelectric power generator for river
Chen et al. Experimental study of two-stage Savonius rotors with different gap ratios and phase shift angles
KR102337144B1 (ko) 소수력 발전장치
US11028830B2 (en) Multimodal renewable energy generation system
KR100990988B1 (ko) 와류형 수력 발전기
KR20040077825A (ko) 풍력과 유체흐름 발전시스템
US8726651B2 (en) Hydropower plant provided with a grating and method for operating a such
US10458386B2 (en) Modular hydrokinetic turbine
KR102337145B1 (ko) 소수력 발전장치
KR102337146B1 (ko) 소수력 발전장치
WO2015187006A1 (en) Wind and wave energy conversion
Mahale et al. Vertical axis wind turbine: A lucid solution for global small scale energy crisis
KR101617332B1 (ko) 소수력 발전장치
KR101697228B1 (ko) 블레이드 가변형 터빈
KR101590070B1 (ko) 수력 발전장치 및 수력 발전장치용 수차
KR102164029B1 (ko) 무한궤도형 로터 및 이를 포함하는 소형 수력 발전 장치

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant