KR102396747B1 - 무축 나선형 수차 초소수력 발전기 - Google Patents

무축 나선형 수차 초소수력 발전기 Download PDF

Info

Publication number
KR102396747B1
KR102396747B1 KR1020200170523A KR20200170523A KR102396747B1 KR 102396747 B1 KR102396747 B1 KR 102396747B1 KR 1020200170523 A KR1020200170523 A KR 1020200170523A KR 20200170523 A KR20200170523 A KR 20200170523A KR 102396747 B1 KR102396747 B1 KR 102396747B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
screw
aberration
conduit
fluid
water wheel
Prior art date
Application number
KR1020200170523A
Other languages
English (en)
Inventor
이효상
장형준
박찬호
이재일
Original Assignee
충북대학교 산학협력단
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 충북대학교 산학협력단 filed Critical 충북대학교 산학협력단
Priority to KR1020200170523A priority Critical patent/KR102396747B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102396747B1 publication Critical patent/KR102396747B1/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
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/08—Machine or engine aggregates in dams or the like; Conduits therefor, e.g. diffusors
    • 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
    • F03B11/00—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • 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
    • F03B7/00—Water wheels
    • 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
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/24—Rotors for turbines
    • F05B2240/243—Rotors for turbines of the Archimedes screw type
    • 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
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/50—Hydropower in dwellings
    • 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)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

본 발명은 무축 나선형 수차 초소수력 발전기에 관한 것으로, 유입구와 배출구가 형성되어 있으며 유체가 흐를 수 있는 관로, 유입구와 배출구의 사이에 회전할 수 있게 배치되어 있는 수차 및 상기 수차와 연결되어 있고 상기 수차의 회전력으로 전기 에너지를 생산하는 발전모듈을 포함한다.
상기 수차의 중앙은 길이 방향을 따라 관통되어 상기 관로에 과 유입된 유체가 통과할 수 있는 통수로가 형성되어 있다.

Description

무축 나선형 수차 초소수력 발전기{Ultra-small hydroelectric power generating apparatus for spiral water wheel without shaft}
본 발명은 무축 나선형 수차 초소수력 발전기에 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 발전모듈을 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 휴대 및 이동이 용이하며 유량의 대소에 영향을 받지 않고 전기 에너지를 생산할 수 있는 무축 나선형 수차 초소수력 발전기를 제공한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 무축 나선형 수차 초소수력 발전기는 유입구와 배출구가 형성되어 있으며 유체가 흐를 수 있는 관로, 유입구와 배출구의 사이에 회전할 수 있게 배치되어 있는 수차 및 상기 수차와 연결되어 있고 상기 수차의 회전력으로 전기 에너지를 생산하는 발전모듈을 포함한다.
상기 수차의 중앙은 길이 방향을 따라 관통되어 유체가 통과할 수 있는 통수로가 형성될 수 있다.
상기 수차는 내부 둘레와 외부 둘레를 가지며 상기 유체로부터 압력을 받는 스크류, 상기 스크류의 내부 둘레를 따라 배치되어 있는 내부 보강부재 및 상기 스크류의 외부 둘레를 따라 배치되어 있는 외부 보강부재를 포함할 수 있다.
상시 수차는 상기 관로의 타면에 회전할 수 있게 결합되어 상기 스크류의 타단을 지지하는 지지단을 더 포함할 수 있다.
상기 스크류는 합성수지(synthetic resine)로 만들어지고, 상기 내부 보강부재와 상기 외부 보강부재는 금속으로 만들어질 수 있다.
상기 관로의 일면에 형성된 상기 유입구의 형성 면적은 상기 일면의 전체 면적대비 20% 내지 35% 이고, 상기 관로의 타면에 형성된 상기 배출구의 형성 상기 타면의 전체 면적대비 20% 내지 35%일 수 있다.
상기 무축 나선형 수차 초소수력 발전기는 상기 관로의 일단을 지지하고 있으며 상기 유체를 가두어 둘 수 있는 수문부를 더 포함할 수 있다.
상기 수차는 내부 둘레와 외부 둘레를 가지며 상기 유체로부터 압력을 받는 스크류, 상기 스크류의 일측에 회전 가능하게 배치되어 있고 상기 관로와 연결된 제1 회전판, 상기 스크류의 타측에 회전 가능하게 배치되어 있고 상기 관로와 연결된 제2 회전판 및 상기 제1 회전판과 상기 제2 회전판에 결합되어 상기 스크류를 지지하는 지지대를 포함할 수 있다.
상기 지지대는 상기 스크류의 외부 둘레를 따라 배열될 수 있다.
상기 제1 회전판과 상기 제2 회전판에는 원주 방향을 따라 간격을 두고 지지대 결합홀이 복수 형성되어 있으며, 상기 지지대에는 길이 방향을 따라 상기 스크류의 외부 둘레가 걸리는 피치홈이 복수 형성될 수 있다.
상기 수차는 상기 스크류의 내부 둘레를 따라 형성된 걸림턱을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 수차의 외부 둘레의 지름이 관로의 내부 둘레 지름과 유사하여 수차의 회전에 발생하는 토크(비틀림모멘트)가 증대되는 효과가 있다. 이에 발전의 효율을 높일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 관로에 과 유입된 유체는 통수로를 통과할 수 있어 유량변동이 심한 합류식 하수 관거에 설치할 수 있다. 이에 저유량, 저낙차, 부유물질이 많은 곳에 설치 가능하여 설치 장소에 제약이 발생하지 않는다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 무축 나선형 수차 초소수력 발전기를 나타낸 개략도.
도 2는 도 1의 측면도.
도 3은 도 1의 관로와 수차를 나타낸 사시도.
도 4는 도 3의 수차를 나타낸 확대도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무축 나선형 수차 초소수력 발전기를 나타낸 개략도.
도 6은 도 5를 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 자른 단면도.
도 7은 도 5의 수차의 분해도.
도 8은 도 7의 A부분 확대도.
도 9는 도 7의 스크류의 가변 상태를 나타낸 개략도.
도 10은 도 5의 수차의 다른 실시예를 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 무축 나선형 수차 초소수력 발전기에 대하여 도 1 내지 도 4를 참고하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 무축 나선형 수차 초소수력 발전기를 나타낸 개략도이고, 도 2는 도 1의 측면도이며, 도 3은 도 1의 관로와 수차를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 수차를 나타낸 확대도이다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 실시예에 따른 무축 나선형 수차 초소수력 발전기(1)는 관로(20), 수차(30) 및 발전모듈(40)을 포함하며 휴대 및 이동이 용이하며 유량의 대소에 영향을 받지 않고 전기 에너지를 생산할 수 있다. 무축 나선형 수차 초소수력 발전기(1)는 수문부(10)를 더 포함할 수 있다.
수문부(10)는 양측이 전방으로 구부러져 있고, 상면 중앙 부분에는 안착홈(11)이 형성되어 있다. 수문부(10)는 물(유체)이 흐르는 수로, 강, 하천 등에 설치될 수 있다. 수문부(10)는 사방댐 따위에 설치될 수도 있다. 수문부(10)는 유체가 흐르는 곳이라면 어디든지 설치될 수 있다. 수문부(10)는 설치된 위치에서 흐르는 물을 가둘 수 있다. 수문부(10)의 구부러진 양측에 의해 물은 수문부(10)의 중앙으로 모일 수 있다. 그러나 수문부(10)는 생략될 수 있다.
수문부(10)는 합성수지, 금속 따위로 만들어질 수 있다. 금속의 경우 부식이 발생하지 않는 스테인리스강 따위로 만들어질 수 있다.
관로(20)의 기설정된 길이를 가지면 원통형으로 형성되어 있다. 관로(20)의 일면(21)에는 유체가 유입되는 유입구(211)가 형성되어 있고 타면(22)에는 유체가 배출되는 배출구(221)가 형성되어 있다. 유입구(211)에는 낙엽, 쓰레기 따위가 관로(20)의 내부로 유입되는 것을 차단하기 위한 여과부재(도시하지 않음)가 배치되어 있다. 여과부재는 메쉬 구조를 갖는다. 여과부재 설치로 부유물이 많은 장소에 무축 나선형 수차 초소수력 발전기(1)를 설치할 수 있다.
유입구(211)와 배출구(221)는 일면과 타면의 중심을 기준으로 하부에 형성되어 있다. 유입구(211)의 형성 면적은 일면의 전체 면적대비 20% 내지 35% 일 수 있다. 배출구(221)의 형성 면적은 타면의 전체 면적대비 20% 내지 35%일 수 있다. 유입구(211)와 배출구(221)의 형성 면적은 동일할 수 있다. 그러나 배출구(221)의 형성 면적이 유입구(211)의 형성 면적보다 넓을 수 있다.
유입구(211)의 형성 면적이 20% 미만인 경우 유체의 유입량이 미미하여 발전 효율이 저하될 수 있으며 35%를 초과하는 경우 관로(20)의 내부에 설치되는 수차(30)의 설치가 용이하지 않다. 배출구(221)의 형성 면적이 20% 미만인 경우 유체의 배출이 원활하게 이루어지지 않아 유체가 관로(20)의 내부에서 체류하게 되면서 압력을 받아 수차의 회전효율이 저하될 수 있으며 35%를 초과하는 경우 수차(30)의 설치가 용이하지 않다.
관로(20)의 일단은 안착홈(11)에 안착되어 지면으로부터 떨어져 있다. 관로(20)의 일단과 안착홈(11)의 둘레 사이에는 기밀부재(도시하지 않음)가 배치될 수 있다. 관로(20)의 타단이 지면과 근접되게 배치되므로 관로(20)는 경사지게 배치된다. 수문부(10)가 생략된 경우 관로(20)의 일단은 사방댐의 배수구와 연결될 수도 있다. 또는 수로의 경사지를 따라 배치될 수도 있다. 유체는 유입구(211)를 통해 경사진 관로(20)의 내부를 유동하여 배출구(221)로 배출될 수 있다.
관로(20)는 수문부(10)와 같은 재질로 만들어질 수 있다.
수차(30)는 스크류(31), 내부 보강부재(32), 외부 보강부재(33) 및 지지단(34)을 포함하며 관로(20)의 내부에 회전할 수 있게 설치되어 있으며 관로(20)를 유동하는 유체로부터 압력을 받아 전기 에너지를 생산하기 위해 회전할 수 있다.
스크류(31)는 나선으로 형성되어 있다. 스크류(31)의 중앙은 길이 방향을 따라 관통되어 유체가 통과하는 통수로(311)를 스크류(31)의 중앙에 확보할 수 있다. 이에 관로(20) 내부로 과 유입된 유체는 통수로(311)를 통과할 수 있다. 따라서 무축 나선형 수차 초소수력 발전기(1)를 유량 변동이 심한 합류식 하수 관거 등에 설치할 수 있어 다양한 곳에서 전기 에너지를 생산할 수 있다.
스크류(31)의 외부 둘레는 관로(20)의 내부 둘레와 떨어져 있다. 스크류(31)는 관로(20)의 내부를 유동하는 유체로부터 압력을 받을 수 있다. 스크류(31)의 내부에는 방사형으로 보강바(도시하지 않음)가 배치될 수 있다. 보강바는 금속 따위로 만들어질 수 있다. 스크류(31)는 합성수지(synthetic resine) 따위로 만들어질 수 있다.
내부 보강부재(32)와 외부 보강부재(33)는 금속 따위로 만들어질 수 있다. 내부 보강부재(32)와 외부 보강부재(33)의 단면 모양은 원형으로 형성되어 있다. 그러나 내부 보강부재(32)와 외부 보강부재(33)의 단면은 모양은 사각형으로 형성될 수 있다. 내부 보강부재(32)와 외부 보강부재(33)의 단면 모양은 수차(30)의 설계에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
내부 보강부재(32)는 스크류(31)의 내부 둘레인 통수로(311)의 둘레를 따라 배치되어 스크류(31)의 내부 둘레를 보강한다. 외부 보강부재(33)는 스크류(31)의 외부 둘레를 따라 배치되어 스크류(31)의 외부 둘레를 보강한다. 외부 보강부재(33)는 관로(20)의 내부 둘레와 간격을 두고 있다.
도면에는 도시하지 않았지만 스크류(31)의 내부에 배치된 보강바는 내부 보강부재(32)와 외부 보강부재(33)를 연결하여 스크류(31)를 더욱 보강할 수 있다.
스크류(31)가 합성수지로 만들어지고 내부 보강부재(32)와 외부 보강부재(33)가 금속으로 만들어지면서 수차(30)는 가벼우면서도 기설정된 강도를 유지할 수 있다. 이에 가벼운 수차(30)는 회전 효율이 향상되는 효과가 있다.
지지단(34)은 관로(20)의 타면에 회전할 수 있게 결합되어 스크류(31)의 타단을 지지하고 있다.
발전모듈(40)은 발전모터, 전원저장장치를 포함할 수 있다. 발전모듈(40)은 관로(20)의 내부 일단에 배치되어 있으며 스크류(31)의 일단과 동력 연결되어 있다. 발전모듈(40)은 수차(30)의 회전력을 전달받아 전기 에너지를 생산할 수 있다. 발전모듈(40)의 체적, 무게, 형 상, 발전용량 등은 주로 설치되는 수로의 유속, 유량, 요구되는 발전용량 등을 고려하여 적절하게 선택할 수 있다. 그리고 관로(20)의 일단에는 발전모듈(40)에서 생산된 전기 에너지를 저장하기 위한 전기 에너지 저장부(50)가 배치되어 있다. 그러나 전기 에너지 저장부(50)는 관로(20)의 외부에 배치될 수도 있다. 전기 에너지 저장부(50)는 배터리일 수 있다.
발전모듈(40)은 공지의 수력발전에 사용되는 발전모듈이 적용될 수 있는 바 이하 자세한 설명은 생략하기로 한다.
다음은 위에서 설명한 무축 나선형 수차 초소수력 발전기의 작용에 대하여 설명한다.
무축 나선형 수차 초소수력 발전기(1)는 유체가 흐른 곳에 설치되며 수문부(10)는 흐르는 물을 가두어 수위를 높인다. 유체는 유입구(211)를 통해 관로(20)로 유입되며 경사진 관로(20)를 따라 유동한다. 유동하는 유체는 스크류(31)에 압력을 가하게 되며 스크류(31)는 압력에 의해 관로(20)의 내부에서 회전할 수 있다. 수차(30)의 회전력이 발전모듈(40)에 전달되고, 발전모듈(40)은 전기 에너지를 생산할 수 있다. 생산된 전기 에너지는 전기 에너지 저장부(50)에 저장될 수 있다.
본 실시예에 따르면 수차(30)의 외부 둘레의 지름이 관로(20)의 내부 둘레 지름과 유사하여 수차(30)의 회전에 발생하는 토크(비틀림모멘트)가 증대되는 효과가 있다. 이에 발전의 효율을 높일 수 있다.
다음으로 도 5 내지 도 9를 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 무축 나선형 수차 초소수력 발전기를 설명한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무축 나선형 수차 초소수력 발전기를 나타낸 개략도이고, 도 6은 도 5를 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 자른 단면도이며, 도 7은 도 5의 수차의 분해도이고, 도 8은 도 7의 A부분 확대도이며, 도 9는 도 7의 스크류의 가변 상태를 나타낸 개략도이다.
도 5 내지 도 9를 참고하면, 본 실시예에 따른 무축 나선형 수차 초소수력 발전기(2)는 관로(20), 수차(30a), 발전모듈(40) 및 전기 에너지 저장부(50)를 포함한다.
관로(20)의 일측 외부 둘레에는 유입구(211)가 형성되어 있고 타측 외부 둘레에는 배출구(221)가 형성되어 있다. 발전모듈(40)은 관로(20)의 일측에 배치되어 관로(20)의 내부에 회전할 수 있게 설치된 수차(30a)와 연결되어 있다. 전기 에너지 저장부(50)은 발전모듈(40)과 연결되어 있다. 이와 같은 관로(20), 발전모듈(40) 및 전기 에너지 저장부(50)의 구성 및 작용효과가 도 1 내지 도 4의 실시예에 따른 관로, 발전모듈 및 전기 에너지 저장부와 같으므로 중복된 설명은 생략한다.
아울러, 도면 도 5 및 도 6에서 발전모듈(40)이 관로(20)의 일면에 위치한 것으로 도시하였으나, 발전모듈(40)은 관로(20)의 일측 외부 둘레에 배치될 수도 있다.
본 실시예에 따른 수차(30a)는 제1 회전판(35), 제2 회전판(36), 지지대(37) 및 스크류(31b)를 포함하며 관로(20)의 내부에 회전할 수 있게 배치되어 발전모듈(40)과 연결되어 있다. 수차(30a)의 회전력에 의해 발전모듈(40)은 구동하여 전기 에너지를 생산할 수 있다.
제1 회전판(35)과 제2 회전판(36)은 회전축이 결합되어 있다. 제1 회전판(35)은 관로(20)의 내부 일측에 위치하여 회전축이 관로(20)에 회전할 수 있게 결합되어 있으며 제2 회전판(36)은 제1 회전판(35)과 마주하여 관로(20)의 내부 타측에 위치하여 회전축이 관로(20)에 회전할 수 있게 결합되어 있다. 제1 회전판(35)과 제2 회전판(36)의 외부 둘레는 관로(20)의 내부 둘레와 간격을 두고 있다. 그리고 제1 회전판(35)은 유입구(211)와 간섭되지 않게 배치되어 있으며, 제2 회전판(36)은 배출구(221)와 간섭되지 않게 배치되어 있다. 제1 회전판(35)은 발전모듈(40)과 연결되어 있다. 제1 회전판(35)과 제2 회전판(36)의 외측에는 지지대 결합홀(351, 361)이 형성되어 있다. 지지대 결합홀(351, 361)은 회전판의 원주 방향을 따라 간격을 두고 복수 형성되어 있다.
지지대(37)는 기설정된 길이를 가지며 제1 회전판(35)과 제2 회전판(36)을 연결하고 있다. 지지대(37)의 일측은 제1 회전판(35)의 지지대 결합홀(351)에 위치하여 고정되어 있고 타측은 제2 회전판(36)의 지지 결합홀(361)에 위치하여 고정되어 있다. 지지대(37)에는 길이 방향을 따라 간격을 두고 피치홈(371)이 형성되어 있다. 지지대(37)는 회전판의 둘레를 따라 간격을 두고 복수 배치되어 있다. 지지대(37)는 관로(20)의 내부 둘레와 간섭되지 않는다.
한편, 도면 도 7에서 지지대(37)를 직선 형태로 도시하였으나, 지지대(37)는 나선형으로 형성될 수도 있다.
스크류(31b)는 내부가 길이 방향을 따라 관통되어 있으며 제1 회전판(35)과 제2 회전판(36)의 사이에 위치하고 있다. 스크류(31b)는 제1 회전판(35)과 제2 회전판(36)에 직접 연결되어 있지 않다. 스크류(31b)는 접히고 펼쳐질 수 있으며 펼쳐진 스크류(31b)의 외부 둘레는 피치홈(371)에 삽입되어 있다. 펼쳐진 스크류(31b)는 지지대(37)에 의해 일정한 피치로 펼쳐진 상태를 유지할 수 있다. 스크류(31b)는 금속으로 만들어질 수 있다. 그러나 스크류(31b)를 금속으로 한정하지 않는다. 스크류(31b)는 관로(20)를 유동하는 유체로부터 압력을 받아 회전할 수 있다. 지지대(37)의 지지로 유체로부터 압력을 받는 스크류(31b)의 피치는 좁혀지지 않는다. 이에 스크류(31b)는 안정적으로 회전할 수 있다.
그리고 도면 도 10에서 도시한 바와 같이 스크류(31b)의 내부 둘레에는 일측 방향으로 걸림턱(38)이 돌출되어 있다. 걸림턱(38)은 관로(20)를 유동하는 유체가 스크류(31b)의 내부 둘레로 유동하지 않도록 한다. 하지만 과 유입된 유체는 걸림턱(38)을 넘어 스크류(31b)의 내부 둘레를 유동할 수 있다.
다음은 위에서 설명한 무축 나선형 수차 초소수력 발전기(2)의 작용에 대하여 설명한다.
무축 나선형 수차 초소수력 발전기(2)는 유체가 흐른 곳에 설치되며 유체는 유입구(211)를 통해 관로(20)로 유입되어 관로(20)를 따라 유동한다. 유동하는 유체는 스크류(31)에 압력을 가하게 되며 스크류(31)는 회전판의 지지로 관로(20)의 내부에서 회전할 수 있다. 수차(30)의 회전력이 발전모듈(40)에 전달되고, 발전모듈(40)은 전기 에너지를 생산할 수 있다. 생산된 전기 에너지는 전기 에너지 저장부(50)에 저장될 수 있다.
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, 2: 무축 나선형 수차 초소수력 발전기
10: 수문부 11: 안착홈
20: 관로 21: 일면
211: 유입구 22: 타면
221: 배출구 30, 30a: 수차
31, 31b: 스크류 311: 통수로
32: 내부 보강부재 33: 외부 보강부재
34: 지지단 35: 제1 회전판
36: 제2 회전판 351, 361: 지지대 결합홀
37: 지지대 371: 피치홈
38: 걸림턱 40: 발전모듈
50: 전기 에너지 저장부

Claims (9)

  1. 유입구와 배출구가 형성되어 있으며 유체가 흐를 수 있는 관로,
    유입구와 배출구의 사이에 회전할 수 있게 배치되어 있고, 중앙이 길이 방향을 따라 관통되어 유체가 통과할 수 있는 통수로가 형성된 수차 및
    상기 수차와 연결되어 있고 상기 수차의 회전력으로 전기 에너지를 생산하는 발전모듈
    을 포함하며,
    상기 수차는
    내부 둘레와 외부 둘레를 가지며 상기 유체로부터 압력을 받는 스크류,
    상기 스크류의 내부 둘레를 따라 배치되어 있는 내부 보강부재 및
    상기 스크류의 외부 둘레를 따라 배치되어 있는 외부 보강부재
    를 포함하고,
    상기 스크류는 합성수지(synthetic resine)로 만들어지고, 상기 내부 보강부재와 상기 외부 보강부재는 금속으로 만들어진
    무축 나선형 수차 초소수력 발전기.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상시 수차는 상기 관로의 타면에 회전할 수 있게 결합되어 상기 스크류의 타단을 지지하는 지지단을 더 포함하는 무축 나선형 수차 초소수력 발전기.
  4. 삭제
  5. 제1항에서,
    상기 관로의 일면에 형성된 상기 유입구의 형성 면적은 상기 일면의 전체 면적대비 20% 내지 35% 이고, 상기 관로의 타면에 형성된 상기 배출구의 형성 상기 타면의 전체 면적대비 20% 내지 35% 인
    무축 나선형 수차 초소수력 발전기.
  6. 제1항에서,
    상기 관로의 일단을 지지하고 있으며 상기 유체를 가두어 둘 수 있는 수문부를 더 포함하는 무축 나선형 수차 초소수력 발전기.
  7. 유입구와 배출구가 형성되어 있으며 유체가 흐를 수 있는 관로,
    유입구와 배출구의 사이에 회전할 수 있게 배치되어 있고, 중앙이 길이 방향을 따라 관통되어 유체가 통과할 수 있는 통수로가 형성된 수차 및
    상기 수차와 연결되어 있고 상기 수차의 회전력으로 전기 에너지를 생산하는 발전모듈
    을 포함하며,
    상기 수차는
    내부 둘레와 외부 둘레를 가지며 상기 유체로부터 압력을 받는 스크류,
    상기 스크류의 일측에 회전 가능하게 배치되어 있고 상기 관로와 연결된 제1 회전판,
    상기 스크류의 타측에 회전 가능하게 배치되어 있고 상기 관로와 연결된 제2 회전판 및
    상기 제1 회전판과 상기 제2 회전판에 결합되어 상기 스크류를 지지하는 지지대
    를 포함하며,
    상기 지지대는 상기 스크류의 외부 둘레를 따라 배열되어 있는
    무축 나선형 수차 초소수력 발전기.
  8. 제7항에서,
    상기 제1 회전판과 상기 제2 회전판에는 원주 방향을 따라 간격을 두고 지지대 결합홀이 복수 형성되어 있으며, 상기 지지대에는 길이 방향을 따라 상기 스크류의 외부 둘레가 걸리는 피치홈이 복수 형성되어 있는
    무축 나선형 수차 초소수력 발전기.
  9. 제7항에서,
    상기 수차는
    상기 스크류의 내부 둘레를 따라 형성된 걸림턱을 더 포함하는 무축 나선형 수차 초소수력 발전기.
KR1020200170523A 2020-12-08 2020-12-08 무축 나선형 수차 초소수력 발전기 KR102396747B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200170523A KR102396747B1 (ko) 2020-12-08 2020-12-08 무축 나선형 수차 초소수력 발전기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200170523A KR102396747B1 (ko) 2020-12-08 2020-12-08 무축 나선형 수차 초소수력 발전기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102396747B1 true KR102396747B1 (ko) 2022-05-12

Family

ID=81590762

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200170523A KR102396747B1 (ko) 2020-12-08 2020-12-08 무축 나선형 수차 초소수력 발전기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102396747B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240003472A (ko) 2022-07-01 2024-01-09 충북대학교 산학협력단 초소수력 발전 관로 장치
KR20240136493A (ko) 2023-03-06 2024-09-19 충북대학교 산학협력단 회전 스크류를 갖는 초소수력 발전 하수 관로형 맨홀

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120008204A (ko) * 2010-07-16 2012-01-30 충북대학교 산학협력단 스크류형상의 수차를 이용한 소수력 발전장치
KR101489118B1 (ko) * 2014-01-14 2015-02-11 류종원 무축 스크류형 임펠러가 형성된 수력발전장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120008204A (ko) * 2010-07-16 2012-01-30 충북대학교 산학협력단 스크류형상의 수차를 이용한 소수력 발전장치
KR101213565B1 (ko) 2010-07-16 2012-12-18 충북대학교 산학협력단 스크류형상의 수차를 이용한 소수력 발전장치
KR101489118B1 (ko) * 2014-01-14 2015-02-11 류종원 무축 스크류형 임펠러가 형성된 수력발전장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240003472A (ko) 2022-07-01 2024-01-09 충북대학교 산학협력단 초소수력 발전 관로 장치
KR20240136493A (ko) 2023-03-06 2024-09-19 충북대학교 산학협력단 회전 스크류를 갖는 초소수력 발전 하수 관로형 맨홀

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102271940B1 (ko) 휴대용 회전 스크류를 갖는 초소수력 발전 장치
KR101041539B1 (ko) 유속 유량 조절형 초저낙차 수차의 구조
US9512815B2 (en) Multipurpose rotary device and generating system including same
JP4956537B2 (ja) 潮流、河川流等のような水流により電気を発生する発電装置
KR101202678B1 (ko) 하수방류관용 수력발전장치
GB2436857A (en) two-way tidal barrage with one-way turbines
KR20100131078A (ko) 부유식 수력발전기
KR100780316B1 (ko) 급수관에 설치하도록 된 수력 발전장치
KR102396747B1 (ko) 무축 나선형 수차 초소수력 발전기
Tamrakar et al. Hydro power opportunity in the sewage waste water
KR101533055B1 (ko) 관로용 수력 발전장치
KR101765188B1 (ko) 수력발전일체형수문
KR20130001546U (ko) 물의 흐름을 이용한 수력발전장치
Susilowati et al. Study of Hydroelectric Power Plant Potential of Mahakam River Basin East Kalimantan Indonesia
KR101567263B1 (ko) 소수력 발전장치
KR102576049B1 (ko) 수력 발전 시스템
KR101959850B1 (ko) 모듈화된 소수력 발전 시스템
US20200400113A1 (en) Systems and methods for hydroelectric systems
KR20200002084A (ko) 무전력 양수 및 소수력발전 시스템
KR20110006357A (ko) 이물질 유입이 가능한 잠수형 수차 발전기
RU2347935C2 (ru) Русловая гидроэлектростанция
US20190032625A1 (en) Systems and methods for hydroelectric systems incorporating artificial barriers with cross-flow turbines
KR101092123B1 (ko) 상하수도관의 수압을 이용한 전기 발전장치
KR20120036450A (ko) 물의 흐름을 이용한 수력발전장치
KR102364377B1 (ko) 주름관 형상의 나선형 초소수력 발전 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant