KR200400556Y1 - 배관에 흐르는 물의 유량과 유속을 보존하는 수력발전장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 각종 배관계통에 흐르는 물의 운동에너지를 회전동력으로 바꾸어 발전하는 배관에 흐르는 물의 유량과 유속을 보존하는 수력발전장치이다.

이를 위하여 본 고안은 공지의 배관에 흐르는 물의 유량과 유속을 보존하는 수력발전장치에 있어서, 사용처에 공급되는 물의 흐름을 감소시키지 않으면서 한쪽방향으로 유도하여 유체운동으로 증대된 회전동력을 얻을 수 있게 마련된 구성특성을 가진 실린더 하우징; 상기 하부가 넓고 상부가 좁은 구성특성의 하우징의 내부공간에서 유체가 한쪽으로만 흐르고, 회전자를 밀어서 회전할 수 있도록 다수개의 쐐기형 회전날개를 원판에 조립하여 회전자축과 결합하고 실린더하우징에 베어링으로 지지하여 자유롭게 회전하는 구조로 설치하며; 상기 구성특성의 실린더와 회전자를 조립하였을 때 상부는 공극이 좁고 하부는 배관보다 넓은 구조의 단면적으로 물이 한쪽으로 흐르게 하여 물은 사용처에 정상으로 공급하면서 수차의 회전동력을 이용할 수 있게하는 배관에 흐르는 물의 유량과 유속을 보존하는 수력발전장치를 제공한다.

Description

배관에 흐르는 물의 유량과 유속을 보존하는 수력발전장치{omitted}

본 발명은 배관을 통해서 다양한사용처에 공급되는 물의 흐름을 방해하지 않고 물의 운동에너지를 회전동력으로 변환시켜 유용하게 이용할 수 있는 배관에 흐르는 물의 유량과 유속을 보존하는 수력발전장치에 관한 것이다.

지금까지는 물이 흐르는 운동에너지를 유체기기의 회전동력으로 전환하여 전기를 발전시키는 것은 댐에 저장된 물이 갖는 위치 에너지를 이용하는데 치중했기 때문에 대형장치로 수차 효율은 낮고 생산기술이 낙후 되어 있다.

국내에서는 에너지변환장치의 기술의 핵심이라고 할 수 있는 스팀터빈이나 가스터빈은 물론이며 수력발전용의 수차를 만드는 생산업체가 없기 때문에 수돗물을 비롯하여 연료공급관이나 오수배수관 등의 각종 배관계통 내부에 다양하게 흐르고 있는 유체의 운동에너지를 그대로 낭비해 버리고 있으며, 특히 소형 제품으로는 에너지효율이 높은 유체기기가 거의 없는 실정이다.

본 발명은 기체의 운동에너지인 바람을 이용하는 풍력발전에 비하여 포텐셜에너지가 월등하게 높은 물의 운동에너지를 효율적으로 이용하여 회전동력을 획득하여 전기를 생산하기 위하여 착안되었다.

따라서 본 고안은 배관계통을 통해서 필요한 양의 물을 제시간에 공급하는 기본적인 목적을 충족시켜야 하며, 필요한 동력을 획득해야 하는 것이다.

물의 운동에너지로 수차의 회전동력을 획득하면서 사용처에 공급되는 물의 유량과 유속을 보존하기 위해서는 수차를 통과하는 유체저항을 증대시키지 않는 수차를 만들어서 수차의 동력으로 발전기를 구동시키고, 물의 흐름을 방해하지 않은 수차의 구동력으로 무비용의 전기를 발전한다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하는 수차의 구성특성으로 실린더 하우징을 제작하여 조립하는데 공극이 좁은 상부와, 공극이 넓은 하부 반원통을 서로 결합하여 물의 입구측 배관과 출구측 배관을 통해 충분한 물이 흘러가면서 수차의 회전동력을 얻어서 전기를 발전하는 목적을 달성될 수 있을 것이다.

본 고안의 배관에 흐르는 물의 유량과 유속을 보존하는 수력발전장치는 이하의 상세한 설명을 통해서 세부구조의 구체적인 이해와 함께 보다 양호한 상태로 재현 될 수 있을 것이다.

첨부된 도1은 본 고안에 적용되는 횡류형 수차의 조립 구조도와 유체의 흐름을 도시해 보인 측면 절개 단면도이며,

도 2는 도1에 도시한 동일한 횡류형 수차에 발전기가 조립된 상태로 전체 구조도를 도시해 보인 평면 절개 단면도 이다.

본 고안은 도시된 바와 같이 배관에 흐르는 물이 충분하게 흐를 수 있도록 하부실린더(104)는 공극이 넓은 반원통구조의 케이스 내부에 유체가 충분히 흐르는 단면적으로 만들고, 상부실린더(103)의 원통케이스는 공극은 좁게 제작하여 상하부를 용접으로 결합한다. 재질은 금속재로 제작한다.

상기 횡류형 수차(100)의 상하부 실린더하우징(103, 104)의 내부 공간에는 금속결합체의 내경 안에서 기계적인 간섭없이 자유롭게 회전 할 수 있도록 회전자를 조립하는데 회전자축(107)에 직각방향으로 수차날개 고정판(101)이 위치되며 동심원을 중심축으로 하여 삼각쐐기형태로 가공된 수차날개세트(102)가 수차날개 고정판(101)에 일체로 밀착되게 접착 처리하는데 상호 체결 방법은 강력접착제로 본딩 처리하거나 별도의 체결 수단으로 회전자에 결합된 부속품은 일체화된 상태로 회전자축(107)에 고정되며 양쪽 베어링(109)에 의해서 자유롭게 회전하도록 설치한다.

이와 같은 상기 실린더 하우징의 공극이 좁은 쪽의 상부실린더(103)에 비해 공극이 넓은 쪽의 하부실린더(104)의 내경 단면적의 규격은 유체통로의 배관과 같거나 큰 단면적으로 설계 제작하며, 실린더 하우징 양쪽의 입구측배관연결구(105)와 출구측배관연결구(106)은 일대일로 대응하는 위치에 용접하여 횡류형 수차를 배관 사이에 연결할 수 있도록 제작한다.

횡류형 수차(100)에서 얻어지는 회전동력은 동력연결 캬플링(108)을 통해서 발전기세트(200)를 회전시키는 구성으로 영구자석 회전자계(201)를 절단하는 발전자코일(202)에서 발생하는 전기를 이용하게 되는데, 발전기의 구조 및 작동원리는 일반적으로 상용화된 기술이다(점선내 부분 : 발전기 부분의 설명은 생략함)

각종 배관을 통해서 흐르는 유체의 양과 유속을 그대로 보존하면서 유체의 운동에너지를 이용하여 회전력을 얻는 횡류형 수차는 동일 기기를 직렬로 연결하여 다수개를 설치할 수 있는 구성으로 직렬로 흐르는 유체의 입구측과 출구측 을 배관으로 연결하는 순환계통으로 유체를 재순환하여 에너지이용 효율을 높여서 활용함이 필요하다.

이와 같은 구성을 갖는 본 고안의 배관에 흐르는 물의 유량과 유속을 보존하는 수력발전장치의 특성을 살펴보면 수돗물공급배관을 비롯하여 분수대, 인공폭포수, 물놀이 시설물의 배관계통 등에 흐르고 있는 물의 운동에너지를 유체기기의 회전동력으로 바꾸어 발전하는 소수력발전장치에 다양하게 활용될 수 있다.

특별한 제어장치가 필요 없이 밸브만으로도 회전속도 조절이나 시동 정지가 용이하며 각종 배관계통에 설치가 쉽고 바람의 운동에너지를 이용하는 풍력발전에 비하여 양질의 전기를 안전하게 생산할 수 있기 때문에 고유가 행진이 가속화되면서 인류에너지문제가 심각한 현실에서 신재생에너지기술로서 산업상 유용성이 클 것으로 판단된다.

삭제

제 1도는 본 발명에 적용되는 횡류형 수차의 조립구조도와 유체의 흐름을 도시해 보인 측면절개 단면도

제 2도는 제 1도의 횡류형 수차에 발전기가 조립된 상태로 전체 구조도를 도시해 보인 평면절개 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 : 횡류형 수차

101 : 수차날개고정판 102 : 수차날개세트

103 : 상부실린더(유체차단) 104 : 하부실린더(유체통로)

105 : 입구측배관 연결구 106 : 출구측배관 연결구

107 : 회전자축 108 : 동력연결 캬플링

109 : 베어링

200 : 발전기세트

201 : 영구자석 회전자계 202 : 발전자 코일(고정자)

Claims (1)

1. 배관에 흐르는 물의 유량과 유속을 보존하는 수력발전장치에 있어서,

   물을 사용처에 그대로 공급하면서 회전력을 얻을 수 있도록 마련된 횡류형 수차의 상하부 실린더하우징;

   상기 실린더하우징의 구조는 상부반원통 케이스의 공극은 좁고 하부반원통 케이스의 공극이 넓게 금속재로 제작하여 상호 용접으로 결합하며,

   실린더 하우징 내부에서 양쪽 베어링에 지지되어 자유롭게 회전하는 쐐기형 날개수차를 설치하고, 입구측배관과 출구측배관을 통과하는 물이 공급되는 배관계통 사이에 설치하는 쐐기형회전날개의 회전자세트;

   상기 횡류형수차의 회전자축에 원형의 수차날개고정판과 다수개의쐐기형의 날개를 결합하여 회전자의 외곽의 반쪽으로 횡류하여 흐르는 물의 운동으로 회전력을 획득함을 특징으로 하는 배관에 흐르는 물의 유량과 유속을 보존하는 수력발전장치.