KR20020017031A - 수력을 이용한 발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박등에 설치하여 수력을 이용한 발전기에 관한 것으로서, 유입되는 물에 대향하여 점차 내경이 좁아지는 단부가 원호형상으로 형성된 호퍼와, 상기 호퍼로부터 연장되며 일측부는 반경이 작게 형성되고 타측부는 유입되는 물이 빠른 속도로 통과할 수 있도록 반경이 상기 일측부보다 크게 형성된 몸체와, 상기 호퍼로부터 이격된 상기 몸체의 내벽 소정 부위가 개방되도록 형성된 배출구와, 상기 몸체의 중심선을 따라 관통하며 설치되는 회전축과, 상기 회전축의 외주방향으로 일정간격으로 이격되게 형성된 회전체와, 상기 회전체 외부에 일정간격으로 배열되고 상기 호퍼로부터 유입되는 물의 수압에 따라 회전하도록 설치된 다수개의 팬과, 상기 몸체의 외측으로 연장 돌출된 형상을 이루는 상기 회전축에 연결되어 회전축의 회전에 따라 전력을 발생시키는 직류 제너레이터를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이에 의하여, 본 발명은 호퍼로부터 유입되는 물의 유동을 집속하여 그 수압을 이용하여 회전체의 회전 효율을 보다 향상시키도록 함으로써 전력을 보다 효율적으로 발생시킬 수 있고, 선박 등에 설치하여 전력을 충전하여 주동력 뿐만아니라예비 전력으로 이용할 수 있는 효과가 있다.

Description

수력을 이용한 발전기{A GENERATOR USING BY HYDRAULIC POWER}

본 발명은 수력을 이용한 발전기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선박등에 설치하여 예인선 등에 의해 선박을 전방향으로 빠른 속도로 전진 이동하게 함으로써 물이 유입되는 호퍼를 통하여 생기는 수압으로 인해 제너레이터를 구동시켜 전력을 발생시키도록 하는 수력을 이용한 발전기에 관한 것이다.

일반적으로 수력 발전기는, 땜이나 경사가 지는 강뚝 등에서 낙하하는 물의 수압에 의해 제너레이터를 회전시켜 전력을 발생시키는 것이다. 이 때, 물이 낙하할때 물에 접촉하는 팬이 종래에는 일정하게 판형으로 형성되어 있으며, 또한, 발전기를 이루는 회전축을 중심으로 회전하는 팬은 회전하는 회전체를 중심으로 동일한 반경을 가지도록 형성되어 있다. 이에 따라, 상기 팬이 회전하는 경우에 물의 저항을 많이 받게 되어 회전체가 원활하게 회전을 하지 못하는 경우가 발생한다. 그러므로, 제너레이터의 빠른 속도 회전을 기대할 수 없어 많은 전력을 충분히 발생시키지 못하는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 유입된 물의 유속을 이용한 수압에 의해 제너레이터의 구동을 보다 효율적이고 안정적으로 이루어지도록 함과 동시에 그 규모를 대형이나 소형으로 하여 선박 등에 제작 설치하여 전력을 발생시키도록 한 수력을 이용한 발전기를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 수력 발전기의 구성 및 그 결합관계를 나타낸 단면도.

도 2는 도 1의 A-A 선에 따른 단면도.

도 3은 도 1의 B-B 선에 따른 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 수력 발전기를 선박에 설치된 상태를 나타낸 사시도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

11 : 수력 발전기 13 : 호퍼

15 : 몸체 17 : 배출구

19 : 회전축 21 : 회전체

23 : 팬 25 : 직선부

27 : 곡선부 29 : 제너레이터

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유입되는 물에 대향하여 점차 내경이 좁아지는 단부가 원호형상으로 형성된 호퍼와, 상기 호퍼로부터 연장되며 일측부는 반경이 작게 형성되고 타측부는 유입되는 물이 빠른 속도로 통과할 수 있도록 반경이 상기 일측부보다 크게 형성된 몸체와, 상기 호퍼로부터 이격된 상기 몸체의 내벽 소정 부위가 개방되도록 형성된 배출구와, 상기 몸체의 중심선을 따라 관통하며 설치되는 회전축과, 상기 회전축의 외주방향으로 일정간격으로 이격되게 형성된 회전체와, 상기 회전체 외부에 일정간격으로 배열되고 상기 호퍼로부터 유입되는 물의 속도에 따라 저항되어 회전하도록 설치된 다수개의 팬과, 상기 몸체의 외측으로 연장 돌출된 형상을 이루는 상기 회전축에 연결되어 회전축의 회전에 따라 전력을 발생시키는 직류 제너레이터를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서 팬은 일측부에 상기 회전축 중심에 대해 방사방향으로 직선부가 형성되고 타측부에는 물의 유동에 대응하도록 상기 직선부의 종단에서 연장되어 배면으로 곡선부가 형성된 것이 더욱 바람직하다.

또한, 바람직하게는, 수력을 이용한 선박에서 뿐만 아니라 수력발전소 등에서 이용하고 남은 물의 낙차를 이용하여 전력을 발생시키면 더욱 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 수력 발전기의 구성 및 그 결합관계를 나타낸 단면도이며, 도 2는 도 1의 A-A 선에 따른 단면도이고, 도 3은 도 1의 B-B 선에 따른 단면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 수력 발전기(11)에는 유입되는 물에 대향하여 점차 내경이 좁아지는 단부가 원호형상으로 형성된 호퍼(13)가 구비되고, 상기 호퍼(13)로부터 연장되며 상측부는 반경이 작게 형성되고 하측부는 유입되는 물이 빠른 속도로 통과할 수 있도록 반경이 상기 상측부보다 크게 형성된 몸체(15)가 구비된다.

이와 더불어, 상기 호퍼(13)의 내경은 몸체(15)의 외측으로 부터 이격된 물의 유입 부위가 보다 확장된 내경을 이루고, 상기 몸체(15)와 연통하는 배출 부위의 내경은 상대적으로 좁게 형성된다. 이에, 상기 호퍼(13)를 통과하면서 유입하는 물은 자연적으로 수압을 증대시키게 된다.

또한, 유입된 물은 상기 호퍼(13)의 대향면에 호퍼(13)로부터 이격된 상기 몸체(15)의 내벽 소정 부위가 개방되도록 형성된 배출구(17)를 통하여 배출하게 된다. 상기 배출구(17)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 몸체(15)의 일측에 연장되는 상기 호퍼(13)의 일단부보다, 일직선상으로 보면, 더 높은 위치에서 상기 몸체(15)의 타측에 연장되어 형성된다.

또한, 상기 몸체(15)의 중심선을 따라 관통하며 회전축(19)이 설치되고, 상기 회전축(19)의 외주방향으로 일정간격으로 이격되게 회전체(21)가 형성된다. 상기 회전체(21)의 외부에는 일정간격으로 배열되고 상기 호퍼(13)로부터 유입되는 물의 수압에 따라 회전하도록 설치된 다수개의 팬(23)이 구비된다.

또한, 상기 팬(23)의 일측에는 상기 회전축(19)의 중심에 대해 방사방향으로 직선부(25)가 형성되고 타측에는 물의 유동에 대응하도록 상기 직선부(25)의 종단에서 연장되어 배면으로 곡선부(27)가 형성된다.

이에 따라, 상기 호퍼(13)의 배출부 부위를 통과하여 몸체(15)의 내부로 유입된 물은, 도 1에 도시된 화살표 방향으로, 호퍼(13)의 배출부 부위가 몸체(15)의 측벽으로부터 접선방향 연장 형성된 구조를 이룸에 따라 연통하는 몸체(15)의 내벽을 따라 소정구간 유동하게 된다.

또한, 상기 팬(23)이 회전함에 있어, 회전을 원활하기 위하여 팬(23)의 직선부(25)에는 많은 양의 물이 접하게 되어 강한 수압으로 인해 회전체(21)가 회전하게 되며, 회전하는 팬(23)의 곡선부(27)에는 적은 양의 물이 접하면서 유동하게 된다.

또한, 상기 몸체(15)의 하측부에는 물이 이동하면서 매우 짧은시간 동안 고이게 되는 함몰부(16)가 형성되고, 이에 따라, 상기 몸체(15)의 하측부는 몸체(15)의 상측부보다 많은 양의 물이 통과한다.

이외에, 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 몸체(15)의 외측으로 연장 돌출된 형상을 이루는 상기 회전축(19)에는 상기 회전축(19)의 회전에 따라 전력을 발생시키는 직류형 제너레이터(29)가 더 포함되어 구비된다.

상기와 같은 구성에 의하여, 상기 호퍼(13)를 통하여 유입된 물은 유입부측에 비교하여 상대적으로 작은 내경을 이루는 몸체(15)와 연통하는 배출부 부위를 통과하는 과정에서 내경의 축소됨에 따라 집속됨으로써 수압이 상승하게 되고, 이렇게 높은 수압 상태의 물은 자체의 유동 압력과 함께 상대적으로 낮은 수압 상태를 이루는 몸체(15) 내부로 빠른 속도로 자연스럽게 유입되게 된다.

이때, 상기 몸체(15) 내부에 회전축(19)에 고정된 회전체(21)는 직선부(25)를 갖는 팬(23)을 향하여 유입되는 물에 대응하여 저항력을 받게 됨에 따라, 상기 회전축(19)과 함께 회전하게 된다.

이에, 회전축(19)의 상대측 단부에 연결되는 제너레이터(29)는 회전축(19)에 고정된 회전코일(31) 내부에 구비된 마그네트(33)(34)의 자력선사이를 회전하게 됨으로써 전기를 유도 발생하게 된다.

상술한 바와 같이, 상기 호퍼(13)는 물의 유동을 집속하여 유도하는 구조로 형성되며, 상기 몸체(15)의 상측부에 대해 몸체(15)의 하측부는 반경이 더 크게 형성되고, 상기 팬(23)의 직선부(25)에 물이 직접 접하게 되며, 팬(23)의 곡선부(27)는 팬(23)이 회전하면서 물을 손쉽게 외부로 배출하게 한다.

이에 따라, 물의 유동 압력, 즉 수압은 호퍼(13)와 연통하는 배출부 부위에 위치하는 회전체(21)에 구비된 팬(23)에 집중하게 되어 회전체(21) 및 회전축(19)을 보다 효율적으로 회전시키게 된다.

따라서, 상기와 같은 구성에서 살펴본 바와 같이, 선박의 양측부에 수력을 이용한 발전기를 설치하면, 이때 발생되는 전력을 전동기기에 직접 이용할 뿐만 아니라 충전기 등에 간접적으로 이용할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 수력 발전기를 선박에 설치된 상태를 나타낸 사시도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 선박(35)의 양측부에는 각각 물이 유입되는 호퍼(13)가 형성되고, 호퍼(13)에 연통하여 몸체(15)가 형성되며, 상기 몸체(15)의 일단부에 연통하여 물이 배출되는 배출구(17)가 형성된다.

각각의 상기 몸체(15)내에는 상기 몸체(15)의 중심선을 따라 관통하며 설치된 회전축과, 상기 회전축의 외주방향으로 일정간격으로 이격되게 형성된 회전체와, 상기 회전체 외부에 일정간격으로 배열되고 상기 호퍼(13)로부터 유입되는 물의 수압에 따라 회전하도록 설치된 다수개의 팬으로 구성된 터빈(37)이 장착된다

이에 따라, 수력 발전기(11)를 회전시켜 전력을 발생시키려면, 상기 수력 발전기(11)가 설치된 선박을 먼저 예인선 등으로 빠른 속도로 일정만큼의 거리를 전방으로 끌고 가는 경우, 상기 선박이 끌려가는 속도에 의해 상기 호퍼(13)를 통하여 물이 유입되어 상기 터빈(37)이 회전함으로 인하여 전력이 발생된다. 그러나, 이 때 발생하는 전력은 주동력이 아니라 별도의 예비전력으로써 이용될 수 있다.

또한, 수력 발전기를 선박의 양측부에 설치하는 방법이외에도 선박의 저면부에서 하부를 향하여 돌출되게 설치하는 방법도 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 호퍼로부터 유입되는 물의 유동을 집속하여 그 수압을 이용하여 회전체의 회전 효율을 보다 향상시키도록 함으로써 전력을 보다 효율적으로 발생시킬 수 있고, 선박 등에 설치하여 전력을 충전하여 주동력 뿐만아니라 예비 전력으로 이용할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (2)

1. 유입되는 물에 대향하여 점차 내경이 좁아지는 단부가 원호형상으로 형성된 호퍼와,

   상기 호퍼로부터 연장되며 일측부는 반경이 작게 형성되고 타측부는 유입되는 물이 빠른 속도로 통과할 수 있도록 반경이 상기 일측부보다 크게 형성된 몸체와,

   상기 호퍼로부터 이격된 상기 몸체의 내벽 소정 부위가 개방되도록 형성된 배출구와,

   상기 몸체의 중심선을 따라 관통하며 설치되는 회전축과,

   상기 회전축의 외주방향으로 일정간격으로 이격되게 형성된 회전체와,

   상기 회전체 외부에 일정간격으로 배열되고 상기 호퍼로부터 유입되는 물의 수압에 따라 회전하도록 설치된 다수개의 팬과,

   상기 몸체의 외측으로 연장 돌출된 형상을 이루는 상기 회전축에 연결되어 회전축의 회전에 따라 전력을 발생시키는 직류 제너레이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 수력을 이용한 발전기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 팬은 일측부에 상기 회전축 중심에 대해 방사방향으로 직선부가 형성되고, 타측부에 물의 유동에 대응하도록 상기 직선부의 종단에서 연장되어 배면으로 곡선부가 형성된 것을 특징으로 하는 수력을 이용한 발전기.