KR102364377B1 - 주름관 형상의 나선형 초소수력 발전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주름관 형상의 나선형 초소수력 발전 장치에 관한 것으로, 흐르는 유체를 가두어 수위를 높이고 가둔 유체를 흘려보내는 수로부, 길이가 가변될 수 있으며 상기 수로부에 회전할 수 있게 배치된 회전부, 나선형으로 형성되어 상기 회전부의 외부 둘레에서 길이 방향을 따라 부착되어 있고 흐르는 유체가 부딪힐 수 있는 날개부 및 상기 회전부와 연결되어 작동하고 전력을 생산하는 발전부를 포함한다.
따라서, 수로부의 보와 유로관이 분리되며, 보는 경첩에 의해 접힐 수 있다. 그리고 회전부가 주름관 형태로 형성되어 그 길이가 가변될 수 있다. 이에 주름관 형상의 나선형 초소수력 발전 장치의 부피를 최소화할 수 있어 휴대, 보관 및 이동이 용이한 장점이 있다.

Description

주름관 형상의 나선형 초소수력 발전 장치{Corrugated pipe-shaped spiral ultra-small hydroelectric power generating apparatus}
본 발명은 주름관 형상의 나선형 초소수력 발전에 관한 것이다.
신재생에너지는 신에너지와 재생에너지를 합쳐 부르는 말이다. 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 강수, 생물유기체 등을 포함하여 재생이 가능한 에너지로 변환시켜 이용하는 에너지를 말한다.
재생에너지에는 태양광, 태양열, 바이오, 풍력, 수력 등이 있고, 신에너지에는 연료전지, 수소에너지 등이 있다. 신재생에너지는 초기 투자 비용이 많이 든다는 단점이 있지만 화석에너지의 고갈 문제와 환경문제에 대한 중요성이 언급되면서 신재생에너지에 대한 관심이 높아지고 있다.
재생에너지 중 수력은 흐르는 물의 운동에너지를 이용하여 터빈, 수차 등을 돌려 전기를 얻는다. 수력발전은 주로 하천, 수로, 호수 등에 인위적으로 댐을 설치하여 상류의 물을 막은 후 수문을 제어하여 물을 하류로 흘려보내 터빈, 수차 등을 돌려 발전기를 작동시켜 전력을 생산하게 된다.
이러한 수력발전으로 전력을 생산하기 위해서는 일정 규모 이상의 터빈, 수차 등이 필요하다. 대형화된 터빈, 수차 등은 휴대 및 이동하기 어려운 단점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-1213565호 (2012.12.12.)
본 발명은 주름관을 이용하여 확대 및 축소가 가능한 주름관 형상의 나선형 초소수력 발전 장치를 제공한다
본 발명의 한 실시예에 따른 주름관 형상의 나선형 초소수력 발전 장치는 흐르는 유체를 가두어 수위를 높이고 가둔 유체를 흘려보내는 수로부, 길이가 가변될 수 있으며 상기 수로부에 회전할 수 있게 배치된 회전부, 나선형으로 형성되어 상기 회전부의 외부 둘레에서 길이 방향을 따라 부착되어 있고 흐르는 유체가 부딪힐 수 있는 날개부 및 상기 회전부와 연결되어 작동하고 전력을 생산하는 발전부를 포함한다.
상기 수로부는 흐르는 유체가 모이는 저수공간을 가지며 접힐 수 있는 보, 그리고 상기 보와 연결되어 경사지게 배치되어 있으며 상기 저수공간의 유체가 유입되어 흐르는 유로관을 포함할 수 있다.
상기 보는 바닥판, 그리고 상기 바닥판의 가장자리를 따라 배치되어 접힐 수 있게 연결되어 있으며 저수공간을 형성하는 복수의 차단판을 포함할 수 있다.
상기 복수의 차단판은 상기 바닥판의 가장자리 일부분에서 생략되어 유체가 유입되는 유입구를 형성하며, 상기 복수의 차단판 중 선택된 어느 하나의 상단에는 상기 유로관이 거치되는 거치홈이 형성될 수 있다.
상기 복수의 차단판 중 선택된 어느 하나에는 상기 유로관이 거치되는 거치홈이 형성될 수 있다.
상기 수로부는 상기 유로관의 일측에 형성되어 상기 저수공간에서 상기 거치홈의 주변부에 분리할 수 있게 결합된 플랜지, 그리고 상기 플랜지와 상기 거치홈의 주변부 사이에 배치된 기밀부재를 더 포함할 수 있다.
상기 저수공간은 유입구가 형성된 일측에서 상기 유로관이 연결된 타측으로 갈수록 단면적이 협소해질 수 있다.
상기 회전부는 외부 둘레가 주름으로 형성되어 길이가 가변될 수 있으며 상기 날개부가 연결된 주름몸체, 그리고 상기 주름몸체의 양측에서 돌출되어 상기 주름몸체를 회전할 수 있게 지지하는 지지축을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 수로부의 보와 유로관이 분리되며, 보는 경첩에 의해 접힐 수 있다. 그리고 회전부가 주름관 형태로 형성되어 그 길이가 가변될 수 있다. 이에 주름관 형상의 나선형 초소수력 발전 장치의 부피를 최소화할 수 있어 휴대, 보관 및 이동이 용이한 장점이 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 회전부의 외부 둘레에 스크류 형태의 날개부가 형성되어 있어 저유량, 저낙차, 부유물질로 인한 주름관 형상의 나선형 초소수력 발전 장치의 운영 중지 및 파손을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 회전부의 외부 둘레에 부착된 날개부가 나선형으로 형성되어 날개부의 일측에서 타측으로 연속 연결되므로 부유물이 많은 자연하천, 하수관거, 도심지 유출구, 저유량의 하천 등에 폭넓게 적용할 수 있어 활용성이 높은 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 주름관 형상의 나선형 초소수력 발전 장치를 나타낸 개략도.
도 2는 도 1을 자른 단면도.
도 3은 도 1의 수로부를 나타낸 분해도.
도 4는 도 1의 회전부를 나타낸 개략도.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 주름관 형상의 나선형 초소수력 발전 장치에 대하여 도 1 내지 도 4를 참고하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 주름관 형상의 나선형 초소수력 발전 장치를 나타낸 개략도이고, 도 2는 도 1을 자른 단면도이며, 도 3은 도 1의 수로부를 나타낸 분해도이고, 도 4는 도 1의 회전부를 나타낸 개략도이다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 실시예에 따른 주름관 형상의 나선형 초소수력 발전 장치(1)는 수로부(10), 회전부(20), 날개부(30) 및 발전부(40)를 포함하며 주름관을 이용하여 확대 및 축소가 가능하여 휴대가 용이할 수 있도록 한다.
주름관 형상의 나선형 초소수력 발전 장치(1)의 설치 장소는 수로일 수 있다. 여기서, 수로는 부유물이 많은 자연하천, 하수관거, 도심지 유출구, 저유량의 하천, 계곡 등을 수 있다. 주름관 형상의 나선형 초소수력 발전 장치(1)의 설치 장소를 수로로 한정하지 않는다.
수로부(10)는 보(11), 그리고 유로관(12)을 포함하며 수로를 흐르는 유체를 가두어 수위를 높이며, 발전을 위해 갇힌 유체가 흐르도록 한다. 본 실시예에 따른 수로부(10)는 지지대(13), 그리고 받침대(14)를 더 포함할 수 있다.
보(11)는 바닥판(111), 차단판(112), 및 복수의 경첩(113)을 포함하며 수로를 흐르는 유체를 가두어 수위를 높인다.
바닥판(111)은 기설정된 넓이를 가지고 있으며 수로의 바닥에 배치될 수 있다. 바닥판(111)은 수로에 배치된 상태에서 물이 흐르는 방향으로 갈수록 그 넓이가 점진적으로 좁아진다. 즉, 바닥판(111)은 일측에서 타측 방향으로 갈수록 그 넓이가 좁아진다.
차단판(112)은 복수로 이루어져 바닥판(111)의 가장자리에 배치되어 수직하게 배치되어 있다. 차단판(112)은 바닥판(111)의 복수 둘레 중 일측을 제외하고 전체적으로 배치되어 있다. 타측에 위치한 차단판(112)의 상부에는 함몰된 거치홈(112a)이 형성되어 있다. 차단판(112)의 배치로 바닥판(111)의 위에는 저수공간(11a)이 형성된다.
보(11)가 수로에 위치한 설치된 상태에서 차단판(112)의 양단은 수로의 둘레와 접할 수 있다. 차단판(112)의 양단에는 기밀부재(도시하지 않음)가 배치되어 있다. 수로의 유체는 차단판(112)이 없는 일측의 유입구를 통해 저수공간(11a)으로 유입되며 차단판(112)을 기준으로 바닥판(111)이 위치한 수로의 일측 수위는 높아질 수 있다. 기밀부재에 의해 저수공간(11a)의 유체는 차단판(112)의 양단과 수로의 둘레 사이를 통해 누출되는 것이 최소화된다.
한편, 복수의 차단판(112)은 서로 경첩(113)으로 연결되어 있다. 그리고 바닥판(111)의 일측과 일치하는 차단판(112) 또한 경첩(113)으로 연결되어 있다. 경첩(113)에 의해 바닥판(111)과 차단판(112)은 접힐 수 있다.
위 설명에서 차단판(112)이 바닥판(111)의 가장자리에 배치된 것으로 하였으나, 바닥판(111)은 생략될 수 있다. 이 경우 차단판(112)들이 경첩으로 서로 연결되어 있다.
주름관 형상의 나선형 초소수력 발전 장치(1)를 휴대, 보관 시 차단판(112)과 바닥판(111)을 접어 보(11)를 보관할 수 있다. 이에 보(11)의 부피 축소로 보(11)의 이동 및 보관이 용이하다. 주름관 형상의 나선형 초소수력 발전 장치(1) 설치 시 접은 차단판(112)과 바닥판(111)을 펼쳐 저수공간(11a)을 갖는 보(11)를 형성하여 설치한다.
유로관(12)은 기설정된 길이를 가지며 하프관 형태로 형성되어 있다. 유로관(12)의 일측에는 플랜지(121)가 형성되어 있다. 유로관(12)의 일측은 거치홈(112a)에 거치되며 플랜지(121)는 저수공간(11a)의 둘레와 접한다. 볼트가 플랜지(121)와 차단판(112)을 관통하여 체결되어 유로관(12)은 차단판(112)에 고정된다. 한편 플랜지(121)와 차단판(112)의 사이에 저수공간(11a)의 유체 누출을 방지하기 위한 기밀부재(121a)가 배치되어 있다.
유로관(12)의 타측은 수로의 바닥과 접할 수 있다. 이에 유로관(12)은 일측에서 타측 방향으로 경사진 상태를 유지한다. 저수공간(11a)의 수위가 거치홈(112a)까지 높아지면 유체는 유로관(12)으로 유입되어 유로관(12)의 일측에서 타측으로 흐를 수 있다.
지지대(13)는 유로관(12)의 타측에 위치하여 양단이 유로관(12)의 내부 둘레와 연결되어 있다. 지지대(13)의 중앙은 유로관(12)의 중앙과 동일하다. 그리고 지지대(13)의 중앙에는 관통홀이 형성되어 있으며, 관통홀에는 베어링이 배치되어 있다.
받침대(14)는 수직 프레임과 수평 프레임이 복합적으로 연결되어 있다. 받침대(14)는 수로에서 유로관(12)의 길이 방향을 따라 간격을 두고 배치되어 유로관(12)을 지지한다. 받침대(14)는 유로관(12)이 하중에 의해 처지는 것을 방지한다.
이러한 수로부(10)는 플라스틱 따위로 만들어질 수 있다. 이에 보(11)와 유로관(12)을 가볍게 형성할 수 있어 수로부(10)의 이동 및 휴대성이 향상된다.
회전부(20)는 주름몸체(21), 그리고 지지축(22a, 22b)을 포함한다.
주름몸체(21)는 원통 형태로 형성되어 내부가 비어 있다. 주름몸체(21)의 양단은 폐쇄되어 있다. 주름몸체(21)는 외부 둘레가 주름으로 형성되어 있다. 주름몸체(21)는 주름에 의해 길이가 가변될 수 있다. 즉, 도면 도 4에서 도시한 바와 같이 주름몸체(21)의 양단을 멀어지는 방향으로 당기면 주름몸체(21)의 길이는 늘어난다. 이와 반대로 주름몸체(21)의 양단을 서로 가까워지는 방향으로 누르면 주름몸체(21)의 길이는 줄어든다. 주름몸체(21)는 길이가 가변될 때 그 직경은 변화하지 않는다. 주름몸체(21)는 유로관(12)에 위치하고 있다. 이때 주름몸체(21)의 외부 둘레는 유로관(12)의 내부 둘레와 간격을 두고 있다. 주름몸체(21)의 세부적인 구성은 공지된 구성의 주름관과 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.
지지축(22a, 22b)은 주름몸체(21)의 양단에서 수직하게 돌출되어 있다. 주름몸체(21)의 일측에 결합된 지지축(22a)은 보(11)에 배치된 발전부(40)와 연결되어 있다. 주름몸체(21)의 타측에 결합된 지지축(22b)은 지지대(13)의 베어링과 연결되어 있다. 지지축(22a, 22b)의 지지로 주름몸체(21)는 유로관(12)에서 회전할 수 있다.
주름몸체(21)는 플라스틱 따위로 만들어질 수 있다. 주름몸체(21)가 플라스틱 따위로 만들어지고, 그 길이를 줄일 수 있으므로 휴대, 보관 및 이동이 용이하다.
날개부(30)는 주름몸체(21)의 외부 둘레에서 길이 방향을 따라 부착되어 외부 둘레에서 돌출되어 있다. 날개부(30)는 주름몸체(21)에서 분리될 수 있다. 날개부(30)는 나선형으로 형성되어 주름몸체(21)의 일측에서 타측으로 연속 연결되어 있다. 날개부(30)는 나선형에 의해 경사지게 위치하며 주름몸체(21)와 유로관(12)의 내부 둘레 사이에 위치하고 있다. 날개부(30)는 가변되는 주름몸체(21)를 따라 가변될 수 있다. 날개부(30)는 주름몸체(21)와 같은 재질로 만들어질 수 있다.
위 설명에서 날개부(30)가 주름몸체(21)에 부착된 것으로 하였으며 날개부(30)는 주름몸체(21)와 일체로 형성될 수 있다.
날개부(30)는 유로관(12)을 흐르는 유체와 부딪히며 압력을 받는다. 나선형의 날개부(30)가 유체로부터 압력을 받게 되면서 움직이며 이때 주름몸체(21)가 지지축(22a, 22b)에 지지되어 회전할 수 있다. 이에 따라 유로관(12)에 유체가 흐르면 회전부(20)가 회전하면서 발전부(40)를 작동시킨다.
발전부(40)는 발전기, 충전장치, 발전 모터, 저장 배터리 등을 포함할 수 있다. 발전부(40)는 보(11)에 배치되거나 보(11)와 이웃한 수로의 주변에 배치될 수 있다. 회전부(20)의 일측이 발전부(40)와 직접 연결된 것으로 하였으나, 발전부(40)의 위치에 따라 발전부(40)와 회전부(20)의 연결구조는 다양하게 변경될 수 있다. 발전부(40)는 회전부(20)의 일측과 연결되어 회전부(20)의 회전으로 작동하여 전력을 생산한다. 발전부(40)는 공지의 수력발전에 사용되는 발전기, 충전장치, 발전 모터, 저장 배터리 등이 적용될 수 있는 바 이하 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1: 주름관 형상의 나선형 초소수력 발전 장치 10: 수로부
11: 보 11a: 저수공간
111: 바닥판 112: 차단판
112a: 거치홈 113: 경첩
12: 유로관 121: 플랜지
121a: 기밀부재 13: 지지대
14: 받침대 20: 회전부
21: 주름몸체 22a. 22b: 지지축
30: 날개부 40: 발전부

Claims (6)

  1. 흐르는 유체를 가두어 수위를 높이고 가둔 유체를 흘려보내는 수로부,
    길이가 가변될 수 있으며 상기 수로부에 회전할 수 있게 배치된 회전부,
    나선형으로 형성되어 상기 회전부의 외부 둘레에서 길이 방향을 따라 부착되어 있고 흐르는 유체가 부딪힐 수 있는 날개부 및
    상기 회전부와 연결되어 작동하고 전력을 생산하는 발전부
    를 포함하는 주름관 형상의 나선형 초소수력 발전 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 수로부는
    흐르는 유체가 모이는 저수공간을 가지며 접힐 수 있는 보, 그리고
    상기 보와 연결되어 경사지게 배치되어 있으며 상기 저수공간의 유체가 유입되어 흐르는 유로관
    을 포함하는
    주름관 형상의 나선형 초소수력 발전 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 보는
    바닥판, 그리고
    상기 바닥판의 가장자리를 따라 배치되어 접힐 수 있게 연결되어 있으며 저수공간을 형성하는 복수의 차단판
    을 포함하며,
    상기 복수의 차단판은 상기 바닥판의 가장자리 일부분에서 생략되어 유체가 유입되는 유입구를 형성하며, 상기 복수의 차단판 중 선택된 어느 하나의 상단에는 상기 유로관이 거치되는 거치홈이 형성되어 있는
    주름관 형상의 나선형 초소수력 발전 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 복수의 차단판 중 선택된 어느 하나에는 상기 유로관이 거치되는 거치홈이 형성되어 있으며,
    상기 수로부는
    상기 유로관의 일측에 형성되어 상기 저수공간에서 상기 거치홈의 주변부에 분리할 수 있게 결합된 플랜지, 그리고
    상기 플랜지와 상기 거치홈의 주변부 사이에 배치된 기밀부재
    를 더 포함하는
    주름관 형상의 나선형 초소수력 발전 장치.
  5. 제2항에서,
    상기 저수공간은 유입구가 형성된 일측에서 상기 유로관이 연결된 타측으로 갈수록 단면적이 협소해지는 주름관 형상의 나선형 초소수력 발전 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 회전부는
    외부 둘레가 주름으로 형성되어 길이가 가변될 수 있으며 상기 날개부가 연결된 주름몸체, 그리고
    상기 주름몸체의 양측에서 돌출되어 상기 주름몸체를 회전할 수 있게 지지하는 지지축
    을 포함하는
    주름관 형상의 나선형 초소수력 발전 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100952918B1 (ko) * 2009-06-18 2010-04-16 (주)큰나무 스크류형 발전장치
KR101213565B1 (ko) 2010-07-16 2012-12-18 충북대학교 산학협력단 스크류형상의 수차를 이용한 소수력 발전장치
CN107420245A (zh) * 2017-08-31 2017-12-01 天津大学 一种管道螺旋式智能发电供电装置
KR102271940B1 (ko) * 2020-07-27 2021-07-02 충북대학교 산학협력단 휴대용 회전 스크류를 갖는 초소수력 발전 장치

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