KR20170116915A - A High Efficient Water Wheel And A Small Hydro Power Device Using The Same - Google Patents

A High Efficient Water Wheel And A Small Hydro Power Device Using The Same Download PDF

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KR20170116915A KR1020160049486A KR20160049486A KR20170116915A KR 20170116915 A KR20170116915 A KR 20170116915A KR 1020160049486 A KR1020160049486 A KR 1020160049486A KR 20160049486 A KR20160049486 A KR 20160049486A KR 20170116915 A KR20170116915 A KR 20170116915A
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Abstract

본 발명은 발전기(100), 상기 발전기(100)에 연결된 수차(200) 및 상기 수차(200)의 물받이 날개부(230) 선단이 수류관(300) 단턱(303)의 곡선부(304)과 밀착하여 회전하도록 형성된 수류관(300)으로 이루어진 소수력 발전장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 소수력 발전장치에 사용되는 수차(200)는 수차 중심축(201); 상기 수차 중심축(201)에 끼워지고 물받이 날개부(230)의 길이만큼 간격져서 휠브라켓 및 볼트에 의해 고정된 한쌍의 휠(210); 상기 중심축(201)에 끼워지고 상기 휠(210)의 외측면에 볼트에 의해 고정된 한쌍의 고정판(220); 상기 휠(210)의 외측 외주면을 따라 날개측면(232)이 날개핀(233)에 의해 회전하도록 설치된 다수개의 물받이 날개부(230); 상기 물받이 날개부(230)가 원심력에 의해 중심축(201)으로부터 외측으로 펴지는 것을 방지하도록 물받이 날개부(230)를 안내하는 날개 가이드부(260); 및 상기 중심축(201)에 끼워지고 상기 고정판(220)의 최외측에 설치되는 한쌍의 보호판(250)으로 이루어져 있다.The present invention is characterized in that a generator 100, an aberration 200 connected to the generator 100, and a front end of a water-bearing wing 230 of the aberration 200 are connected to a curved portion 304 of a step 303 of the water- And a water flow tube (300) formed to rotate in close contact.
The aberration 200 used in the small hydrostatic power generation apparatus according to the present invention includes an aberration center axis 201; A pair of wheels 210 fitted to the aberration central axis 201 and spaced apart by the length of the water-bearing wing portion 230 and fixed by a wheel bracket and a bolt; A pair of fixing plates 220 fitted to the center shaft 201 and fixed to the outer surface of the wheel 210 by bolts; A plurality of water-bearing wings 230 installed on the outer circumferential surface of the wheel 210 to rotate by a wing pin 233 on the wing side 232; A wing guide portion 260 for guiding the water receiving wing portion 230 to prevent the water receiving wing portion 230 from being expanded outwardly from the center shaft 201 by centrifugal force; And a pair of protection plates 250 which are fitted to the center shaft 201 and are installed at the outermost sides of the fixing plate 220.

Description

고 효율의 수차 및 이를 이용한 소수력 발전장치{A High Efficient Water Wheel And A Small Hydro Power Device Using The Same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a high-efficiency aberration generator and a small-

본 발명은 고효율의 수차 및 이를 이용한 소수력 발전(小水力 發電, Small hydro power) 장치, 상세하게는 수차로 유입되는 유입수의 유속 및 수위의 변동에 따라 물받이 날개의 각도가 조절 가능하여 유입수에는 압력을 최대로 받고 유출수에는 배압을 극소화 하기 위해 물받이 날개가 회전하도록 구성된 수차 및 이를 이용한 소수력 발전 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a water turbine having a high efficiency and a small hydro power device using the same, more specifically, the angle of the water-bearing wing can be adjusted according to the fluctuation of the flow rate and the water level of the inflow water flowing into the aberration, And a hydro-electric power generating device using the aberration, wherein the water-bearing wing is configured to rotate in order to minimize the back pressure in the effluent.

'소수력 발전'이라 함은 물이 가지고 있는 위치에너지를 수차를 이용하여 기계에너지로 변환하고 이것을 다시 전기에너지로 변환하는 것으로서 통상 10,000 kW 이하의 발전을 말한다. 'Small Hydro Power Generation' refers to the conversion of water into mechanical energy using water turbines and converting it back to electrical energy, usually 10,000 kW or less.

하천이나 4대강 등의 지류에서 흐르는 물이나 원자력발전소의 냉각방류수는 하천이나 바다로 흘러들어가게 되는데, 이러한 물의 흐름을 에너지화할 필요가 있다. 특히 핵반응에 의해 발생되는 고온의 원자로를 냉각하기 위해서 사용되는 초당 수십 톤의 냉각 방류수가 아무런 용도로도 이용되지 않고 무용지물로 바다로 흘려보내지게 되는데, 본 발명은 이러한 냉각 방류수를 활용하여 발전하는 데 유용한 소수력 발전장치이다. Water flowing from tributaries such as rivers or four major rivers, and cooling water discharged from nuclear power plants flow into rivers and the sea, and it is necessary to energize these water flows. In particular, cooling water discharged from several tens of tones per second, which is used for cooling a high-temperature reactor generated by a nuclear reaction, is not used for any purpose but is discharged to the sea as a useless material. The present invention, It is a useful small hydropower generator.

지금까지 사용되어 온 대부분의 수차에는 물받이 날개가 고정되어 있어 유입수가 물받이 날개를 거쳐 흘러나갈 때 날개가 잠겨진 물로 인해 물받이 날개에 역방향의 배압을 받게 되므로 어쩔 수 없이 수차의 회전력이 감소되고, 이에 따라 발전효율이 떨어졌다.In most of the aberrations that have been used so far, the water-bearing wings are fixed, and when the inflow water flows out through the water-bearing wings, the backward pressure is applied to the water-bearing wings due to the water that is locked by the wings, Power generation efficiency has decreased.

대한민국 등록실용신안 공보 제 20-0149920 호에서는 날개의 공기저항을 줄이기 위해서 절첩 가능한 2개의 외측 개폐날개(8)와 내측 개폐날개(8')를 갖는 가변익 수차에 대해서 기재하고 있다. 그러나 위 고안에 따른 가변익 수차에 있어서, 저속의 유체(流體)에서 터빈이 저속(초당 1회전 이하)으로 회전할 때 내외측 날개가 복귀 시에 중력에 의해 절첩될 수 있으나 고속의 유체에서 터빈이 고속(초당 2회전 이상)으로 회전할 때는 내외측 날개가 원심력에 의해 절첩되지 않고 펴진 상태로 회전하기 때문에 상기 고안에서 목적으로 하는 공기저항 감소 효과를 낼 수 없는 결정적인 단점을 갖고 있다. Korean Utility Model Registration Utility Model No. 20-0149920 discloses a variable worm gear having two outer opening / closing wings (8) and an inner opening / closing wing (8 ') that can be folded to reduce the air resistance of the wing. However, when the turbine is rotated at a low speed (less than one revolution per second) in a low velocity fluid, the inner and outer wings may be folded by gravity upon return, When the rotor is rotated at a high speed (at least two revolutions per second), the inner and outer blades are rotated in the unfolded state without being folded by the centrifugal force, which has a decisive disadvantage that the desired air resistance reduction effect can not be achieved.

또한, 대한민국 특허출원 공개 제 10-2011-0031399 호에서는 밀물과 썰물이 바뀔 때 양방향으로 회전할 수 있는 날개 접이식 수차(복류식)와 수차집으로 구성되고, 조류의 방향에 따라 교대로 롤러에 의해 날개를 강제로 눌러주어서 조류 흐름에 따른 터빈의 회전방향을 결정하고 입수 시에 복귀하는 날개의 공기저항을 감소시킬 수 있는 수차에 대해 기재하고 있다. 상기 공지된 특허에서는 수차가 완전히 물에 잠기어 작동하기 때문에 저속인 조류에서만 사용 가능하며, 상기 수차집은 날개와의 수밀성을 유지하기 위한 것으로 수중용으로만 사용된다는 한계가 있다. In addition, Korean Patent Application Publication No. 10-2011-0031399 discloses a watercraft having a wing-folding aberration (double-flow type) capable of rotating in both directions when tide and ebb are changed, Desc / Clms Page number 2 > describes a turbine that determines the direction of rotation of the turbine according to the flow of the algae by forcing the wing to be pressed and reducing the air resistance of the returning wing upon receipt. Since the aberration completely works in water, the known art can be used only in low-speed algae, and the water submergence has a limitation in that it is used only for water for maintaining the watertightness with the wing.

상기 종래의 고안 및 발명에서는 유체의 유속 변동에 따라 물의 압력을 최대로 흡수하여 회전 효율을 극대화할 수 없는 단점이 있고, 특히 빠른 유속에서는 효과를 발휘할 수 없는 단점이 있다. In the conventional designs and inventions, there is a disadvantage that the rotation efficiency can not be maximized by absorbing the pressure of water to the maximum according to the fluctuation of the flow velocity of the fluid, and there is a disadvantage that the effect can not be exhibited especially at a high flow velocity.

따라서, 본 발명의 목적은 터빈 회전속도의 빠르고 느림에 관계없이 수차의 복귀 시점인 최저점으로부터 최정점까지 물받이 날개부가 중심축을 향해 접히도록 함으로써 회전력을 높이고 그로 인해 고효율로 발전(發電)할 수 있는 수차 및 이를 이용한 발전장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a turbine blades which are folded toward a central axis from a lowest point to a highest point at the time of return of a turbine irrespective of the turbine rotation speed, And to provide a power generating device using the same.

본 발명의 목적은 발전기; 상기 발전기에 연결된 수차; 및 상기 수차의 물받이 날개부 선단이 수류관(水流管) 단턱의 곡선부와 수밀성(水密性)을 유지하면서 회전하도록 형성된 수류관;으로 이루어진 소수력 발전장치에 의해 달성된다.SUMMARY OF THE INVENTION Aberration coupled to the generator; And a water flow tube formed so that the tip of the water-receiving wing portion of the aberration is configured to rotate while maintaining watertightness with the curved portion of the water flow tube step.

본 발명의 또 다른 요지는 상기 수차가 수차 중심축; 상기 수차 중심축에 끼워지고 물받이 날개부의 길이만큼 간격져서 휠브라켓 및 볼트에 의해 고정된 한쌍의 휠; 상기 중심축에 끼워지고 상기 휠의 외측면에 볼트에 의해 고정된 한쌍의 고정판; 상기 휠의 외측 외주면을 따라 날개측면이 날개핀에 의해 회전하도록 설치된 다수개의 날개측면과 물받이 날개로 이루어진 물받이 날개부; 상기 물받이 날개부가 원심력에 의해 중심축으로부터 외측으로 펴지는 것을 방지하도록 물받이 날개부를 안내하는 날개 가이드부; 및 상기 중심축에 끼워지고 상기 고정판의 최외측에 설치되는 한쌍의 보호판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 소수력 발전장치를 제공한다.In another aspect of the present invention, the aberration is aberration center axis; A pair of wheels sandwiched between the aberration center axis and spaced apart by a length of the water-bearing wing portion and fixed by a wheel bracket and a bolt; A pair of fixed plates sandwiched between the central axes and fixed to the outer surface of the wheel by bolts; A water-bearing wing comprising a plurality of wing sides and a water-bearing wing installed on the outer circumferential surface of the wheel so that the wing side is rotated by the wing pin; A wing guide portion for guiding the water-bearing wing portion to prevent the water-receiving wing portion from being expanded outwardly from the central axis by centrifugal force; And a pair of shield plates sandwiched between the central axis and the outermost sides of the fixed plate.

본 발명의 또 다른 요지는, 상기 휠이 유입수를 통과할 때 상기 물받이 날개부의 회전을 멈추기 위해서 날개측면의 내측 단부가 걸리도록 상기 휠의 외주면에 설치된 다수의 록크 아암축에 의해 연결된 록크아암을 갖는 것을 특징으로 하는 소수력 발전장치를 제공한다.Another object of the present invention is to provide a lock arm having a lock arm connected by a plurality of lock arm shafts provided on the outer circumferential surface of the wheel so that an inner end of a wing side is caught so as to stop the rotation of the water storage wing portion when the wheel passes through the inflow water The present invention provides a small-sized hydroelectric power generating apparatus.

본 발명의 또 다른 요지는, 상기 록크 아암이 상기 날개측면의 내측 단부와 접촉하는 부분에 스프링이 설치되고, 상기 록크 아암의 타측에는 각도조절핀에 의해 날개측면의 각도를 조절하도록 장방형 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 소수력 발전장치를 제공한다.In another aspect of the present invention, a spring is provided at a portion of the lock arm contacting the inner end of the side of the wing, and a rectangular hole is formed at the other side of the lock arm to adjust the angle of the side of the wing by the angle- And a small-sized hydroelectric power generating device.

본 발명의 또 다른 요지는, 상기 고정판이 일정 간격의 4곳에 각도조절볼트를 이동 고정함으로써 각도를 조절할 수 있는 각도 조절용 구멍들을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 소수력 발전장치를 제공한다.Another aspect of the present invention is to provide a small hydrostatic generator, wherein the fixing plate has angle adjusting holes capable of adjusting the angle by movably fixing the angle adjusting bolts at four predetermined intervals.

본 발명의 또 다른 요지는, 상기 날개 가이드부는 물받이 날개부들이 수압을 받지 않는 곳으로부터 자체 무게에 의해 펴지는 곳까지 원심력에 의해 중심축으로부터 외측으로 펴지는 것을 방지하기 위해 수류관 바닥으로부터 자체 무게에 의해 펴지는 곳까지 연장되고, 양쪽 고정판에 고정하도록 롱볼트를 삽입하기 위한 구멍을 갖는 다수의 원호 형상의 리브들; 상기 다수의 리브들을 일정 간격으로 유지 및 지지하고 상기 롱볼트를 수용하기 위해 그 내부에 구멍이 형성된 다수의 지지대; 및 유출수의 수면보다 훨씬 높은 부분으로부터 상기 리브의 내측을 따라 부착된 반원통형의 날개 가이드로 이루어진 것을 특징으로 하는 소수력 발전장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, the wing guide portion has a self weight from the bottom of the water flow tube to prevent the water wing portions from spreading outwardly from the central axis by the centrifugal force from the non- A plurality of arc-shaped ribs extending to the spreading position by means of the bolts and having holes for inserting the long bolts to be fixed to both fixing plates; A plurality of supports for holding and supporting the plurality of ribs at regular intervals and having holes formed therein for receiving the long bolts; And a semicylindrical wing guide attached along the inside of the rib from a portion much higher than the water surface of the effluent.

본 발명의 또 다른 요지는, 수류관이 2개의 수류관 측벽과 바닥면으로 이루어지고, 상기 바닥면은 낙차를 이루도록 수차의 전방에 단턱이 형성되어 있으며, 유입수가 물받이 날개부에 채워지는 부분의 수류관 바닥면은 물받이 날개부가 바닥면과 수밀성을 유지하면서 회전하도록 곡선으로 이루어진 곡선부를 갖는 것을 특징으로 하는 소수력 발전장치를 제공한다.In another aspect of the present invention, there is provided a water flow tube comprising two water flow tube side walls and a bottom surface, the bottom surface having a step formed in front of the aberration so as to make a drop, Wherein the bottom surface of the water flow tube has a curved portion formed as a curved line so that the water receiving blade portion rotates while maintaining watertightness with the bottom surface.

본 발명에 따른 소수력 발전장치는 거의 수평으로 흐르는 저속의 물흐름뿐만 아니라 고속의 물흐름에서도 고효율로 전기를 생산할 수 있고, 무용지물로 버려지는 원자로 냉각 방류수를 활용하는 데 유용하며, 특히 본 발명의 소수력 발전장치에 사용되는 수차는 여름철의 우기와 겨울철의 건기에 따라 달라지는 물의 유속과 양에 따라 물받이 날개의 각도를 수시로 조절하여 수차의 효율을 높일 수 있고, 물받이 날개가 날개 가이드부를 따라 올라갈 때는 터빈의 회전속도에 관계없이 접혀지고 유입수에 직전에서 내려올 때는 펼쳐져서 수중에서의 배압을 극소화함과 동시에 회전효율을 증가시킬 수 있는 장점이 있다. The small-hydro-power generation apparatus according to the present invention is useful for utilizing not only a low-speed water flow which flows almost horizontally but also a reactor cooling effluent which can produce electricity with high efficiency even in high-speed water flow, The water turbine used in the power generation apparatus can increase the efficiency of the aberration by adjusting the angle of the water-bearing wing from time to time according to the flow rate and amount of the water depending on the dry season of the summer and the dry season of the winter season. When the water- It is folded irrespective of the rotational speed and is unfolded when it comes down from the inflow water, thereby minimizing the back pressure in the water and increasing the rotation efficiency.

또한, 본 발명에 따른 소수력 발전장치에 사용되는 수류관의 저면에는 단턱이 형성되어 있어 위치에너지를 높이고, 물받이 날개부와 접하는 수류관의 저면 부분에는 곡선이 형성되어 있어 수밀성을 유지함으로써 유입수의 수압을 물받이 날개부에 거의 전부 전달할 수 있다.In addition, a step is formed in the bottom surface of the water flow tube used in the small hydrostatic power generator according to the present invention, and a curved line is formed in the bottom portion of the water flow tube, which increases the potential energy and makes contact with the water- Almost entirely to the water-receiving wing portion.

도 1은 본 발명에 따라 발전기, 수차 및 수류관이 결합된 상태를 나타낸 소수력 발전장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따라 수차의 안전판과 수류관이 분리된 상태를 나타낸 소수력 발전장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따라 수차의 안전판, 물받이 날개 가이드부 및 수류관이 분리된 상태를 나타낸 소수력 발전장치의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따라 록크아암과 물받이 날개의 결합상태를 나타낸 부분 확대도와 함께 수차와 수류관의 작동상태를 측단면도로 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명에 따라 록크아암과 물받이 날개의 결합상태를 일부 확대한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따라 물받이 날개의 각도조절 원리를 나타내도록 물받이 날개, 록크아암, 휠 및 고정판의 결합상태를 보여주는 수차의 평면도이다.
도 7은 본 발명에 따라 물받이 날개의 내측 단부와 록크아암이 연결된 상태를 나타낸 도면으로서, 도 7a는 각도조절핀이 일반적으로 위치하는 상태를 나타내는 것이고, 도 7b는 유입수의 양이 적거나 유속이 느릴 경우 날개부의 각도를 위쪽으로 조절한 상태를 나타낸 것이고, 그리고 도 7c는 유입수의 양이 많거나 유속이 빨라질 경우 날개부의 각도를 아래쪽으로 조절한 상태를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 소수력 발전장치의 분해 사시도이다. 1 is a perspective view of a small hydro-electric power generating apparatus in which a generator, an aberration, and a water flow tube are coupled according to the present invention.
2 is an exploded perspective view of a small hydroelectric power generating apparatus in which a water shield and a water flow pipe are separated from each other according to the present invention.
FIG. 3 is an exploded perspective view of a small hydro-electric power generating apparatus in which a safety plate, a water-bearing blade guide unit, and a water flow tube are separated according to the present invention.
FIG. 4 is a conceptual view showing an operation state of the aberration and the water flow tube in a side sectional view along with the partial enlargement showing the engagement state of the lock arm and the water-bearing blade according to the present invention.
5 is a partially enlarged view of the coupling state of the lock arm and the water-receiving blade according to the present invention.
FIG. 6 is a plan view of aberration illustrating the coupling state of the water-bearing wing, the lock arm, the wheel, and the fixing plate to show the principle of angle adjustment of the water-bearing wing according to the present invention.
7A is a view showing a state where the angle adjusting pin is generally positioned, and FIG. 7B is a view showing a state in which the amount of inflow water is small or the flow rate is low And FIG. 7C shows a state in which the angle of the wing portion is adjusted downward when the amount of the inflow water is high or the flow velocity is increased.
8 is an exploded perspective view of a small hydroelectric power generating apparatus according to the present invention.

이하, 도면을 참고로 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 명세서의 기재는 어디까지나 실시예로서 제시하는 것이며 본 발명을 한정하는 것은 아니다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the description of the present specification is provided only as an example and is not intended to limit the present invention.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 소수력 발전장치는 크게 발전기(100); 상기 발전기(100)에 연결된 수차(200); 및 상기 수차(200)의 물받이 날개부(230) 선단이 수류관(300) 단턱(303)의 곡선부(304)와 밀착하여 회전하도록 형성된 수류관(300)으로 이루어진다.1 to 3, the small hydro power generation apparatus according to the present invention mainly includes a generator 100; A water turbine 200 connected to the generator 100; And a water flow pipe 300 in which the front end of the water receiving wing portion 230 of the aberration 200 is closely contacted with the curved portion 304 of the step 303 of the water flow pipe 300.

본 발명에 따른 소수력 발전장치에 사용되는 수차(200)는, 도 8에 상세히 도시된 바와 같이, 수차 중심축(201); 상기 수차 중심축(201)에 끼워지고 물받이 날개(231)의 길이만큼 간격져서 휠브라켓 및 볼트(도시되지 않음)에 의해 고정된 한쌍의 휠(210); 상기 중심축(201)에 끼워지고 상기 휠(210)의 외측면에 볼트에 의해 고정된 한쌍의 고정판(220); 상기 휠(210)의 외측 외주면을 따라 날개측면(232)이 날개핀(233)에 의해 회전하도록 설치된 다수개의 물받이 날개부(230); 상기 물받이 날개부(230)가 원심력에 의해 중심축(201)으로부터 외측으로 펴지는 것을 방지하도록 물받이 날개부(230)를 안내하는 날개 가이드부(260); 및 상기 중심축(201)에 끼워지고 상기 고정판(220)의 최외측에 설치되는 한쌍의 보호판(250)으로 이루어져 있다. As shown in detail in FIG. 8, the aberration 200 used in the small hydrostatic power generator according to the present invention includes an aberration center axis 201; A pair of wheels 210 fitted to the aberration central axis 201 and spaced apart by the length of the water-bearing wing 231 and fixed by a wheel bracket and a bolt (not shown); A pair of fixing plates 220 fitted to the center shaft 201 and fixed to the outer surface of the wheel 210 by bolts; A plurality of water-bearing wings 230 installed on the outer circumferential surface of the wheel 210 to rotate by a wing pin 233 on the wing side 232; A wing guide portion 260 for guiding the water receiving wing portion 230 to prevent the water receiving wing portion 230 from being expanded outwardly from the center shaft 201 by centrifugal force; And a pair of protection plates 250 which are fitted to the center shaft 201 and are installed at the outermost sides of the fixing plate 220.

도 4 내지 도 6에 상세히 나타낸 바와 같이, 상기 휠(210)의 외주면에는 날개측면(232)의 내측 단부(K)가 걸리도록 다수의 록크 아암축(234)에 의해 연결된 록크아암(235)이 설치되어 있다. 유입수가 물받이 날개부(230)를 가압하면 상기 물받이 날개부(230)가 물의 힘을 받아 유효하게 회전되는데, 이때 록크아암(235)은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 우측 수평방향에 있는 날개측면(232a)부터 최저점에 도달한 날개측면(232d)만의 회전을 멈추게 하는 기능을 한다. 따라서, 날개측면(232d) 이후부터 날개측면(232a) 이전까지는 물받이 날개측면(232)의 내측 단부부(K)가 록크아암(235)과 떨어져서 회전하게 된다.4 to 6, a lock arm 235 connected by a plurality of lock arm shafts 234 is attached to the outer circumferential surface of the wheel 210 so that the inner end K of the wing side surface 232 is engaged Is installed. When the inflow water presses the water-bearing wing portion 230, the water-bearing wing portion 230 receives the force of water and is effectively rotated. At this time, the lock arm 235 rotates in the right- Only the blade side 232d that has reached the lowest point from the blade side 232a is stopped. Therefore, the inner end portion K of the water receiving blade side 232 is rotated away from the lock arm 235 from the wing side 232d to before the wing side 232a.

도 6에 상세히 나타나 있는 바와 같이, 상기 고정판(220)은 일정 간격의 4곳에 각도조절볼트(222)를 이동 고정함으로써 각도를 조절할 수 있는 각도 조절용 구멍들(221)을 3개씩 갖고 있다. 또한, 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 록크 아암(235)의 일측에는 각도조절핀(237)에 의해 날개측면(232)의 각도를 조절하도록 장방형 구멍(236)이 형성되어 있다. 상기 고정판(220)에는 각도조절핀(237)이 형성되어 있으므로 각도조절볼트(222)의 이동 고정에 의해 각도조절핀(237)이 구멍(236) 내에서 연동되도록 구성되어 있다.As shown in detail in FIG. 6, the fixing plate 220 has three angle adjusting holes 221 for adjusting the angle by movably fixing the angle adjusting bolts 222 at four predetermined intervals. 7, a rectangular hole 236 is formed on one side of the lock arm 235 so as to adjust the angle of the wing side surface 232 by an angle adjusting pin 237. As shown in FIG. Since the angle adjusting pin 237 is formed on the fixing plate 220, the angle adjusting pin 237 is interlocked within the hole 236 by moving and fixing the angle adjusting bolt 222.

도 4, 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 록크 아암(235)이 상기 날개측면(232)의 내측 단부(K)와 접촉하는 부분에는, 물받이 날개부(230)가 수차의 정점에서 떨어질 때 생기는 충격과 그로 인한 소음을 없애기 위해서 스프링(238)이 태핏(239)과 코터(cotter) 핀(240)에 의해 설치된다. 겨울철 건기처럼 유입수의 양이 적거나 유속이 느리면, 도 5 및 도 7b에서 나타낸 것처럼 고정판(220)에 형성된 3개의 각도조절 구멍(221)과 볼트(222)를 시계방향으로 이동 조절함으로써 물받이 날개부(230)의 각도를 위쪽으로 향하게 할 수 있다. 반대로, 여름철 우기처럼 유입수의 양이 많거나 유속이 빨라지게 되면, 도 5 및 도 7c에서 나타낸 것처럼 상기 각도조절 구멍(221)과 볼트(222)를 시계 반대방향으로 이동 조절함으로써 물받이 날개부(230)의 각도를 아래쪽으로 향하게 할 수 있다. 도 7b 및 도 7c에 도시한 바와 같이, 날개부(230)의 각도가 위로 향하거나 아래로 향할지라도 각도조절핀(237)은 항상 장방형 구멍(236)의 맨 끝쪽에 위치하게 된다.4, 5 and 7, at the portion where the lock arm 235 is in contact with the inner end portion K of the wing side surface 232, the water-bearing wing portion 230 is positioned at the apex of the aberration A spring 238 is installed by a tappet 239 and a cotter pin 240 to eliminate shocks and noise caused by falling. If the amount of inflow water is small or the flow rate is low as in the case of a winter dry season, the three angle adjusting holes 221 and the bolts 222 formed on the fixing plate 220 are moved in the clockwise direction as shown in FIGS. 5 and 7B, It is possible to orient the angle of the light guide plate 230 upward. On the contrary, when the amount of the inflow water is increased or the flow velocity is increased as in the summer rainy season, the angle adjusting hole 221 and the bolt 222 are moved in the counterclockwise direction as shown in FIGS. 5 and 7C, ) Can be directed downward. 7B and 7C, the angle adjusting pin 237 is always located at the end of the rectangular hole 236 even if the angle of the wing portion 230 is upward or downward.

본 발명자가 실험한 결과에 의하면, 상기 물받이 날개부(230)는 그 크기와 무게에 따라 다소 차이가 있지만, 날개부(230)가 비교적 가벼운 경우에 수차(200)의 회전 속도가 초당 1회전 이상으로 빨라지면 원심력에 의해서 물받이 날개부(230)가 접히지 않고 중심축(201)으로부터 외측으로 펴지게 되므로 배압 및 공기 저항으로 인해 수차의 회전 효율을 감소시켰다. According to the results of experiments conducted by the present inventors, although the water-bearing wing part 230 is somewhat different depending on its size and weight, when the wing part 230 is relatively light, the rotation speed of the aberration 200 is not less than 1 rotation per second The water-bearing wing portion 230 is unfolded by the centrifugal force and spreads outwardly from the central axis 201, thereby reducing the rotation efficiency of the aberration due to back pressure and air resistance.

따라서, 본 발명에서는, 도 1 내지 4, 6 및 8에 도시된 바와 같이, 물받이 날개부들(231)이 원심력에 의해 중심축((201)으로부터 외측으로 펴지는 것을 방지하기 위해 물받이 날개부(230)가 수류관 바닥으로부터 자체 무게에 의해 펴지는 곳까지 연장되고 원호 형상을 갖는 날개 가이드부(260)를 설치하였다. 상기 날개 가이드부(260)는 롱볼트(264)에 의해 양쪽 고정판(250)에 고정된다. 또한, 상기 날개 가이드부(260)는 상기 롱볼트(264)를 삽입하기 위한 구멍을 갖는 다수의 리브들(262)로 이루어지고, 상기 다수의 리브들(262)은 다수의 지지대(263)에 의해 일정 간격으로 유지 및 지지되고, 상기 지지대(263) 내부에는 상기 롱볼트(264)를 수용하도록 구멍이 형성되어 있다. 그리고 유출수의 수면보다 훨씬 높은 부분으로부터 상기 리브(262)의 내측을 따라 반원통형의 날개 가이드(261)가 부착되어 있다.Accordingly, in the present invention, as shown in Figs. 1 to 4, 6 and 8, the water-bearing wings 231 are provided to prevent the water-bearing wings 230 from spreading outwardly from the central axis 201 by centrifugal force The wing guide portion 260 is extended from the bottom of the water tube by its own weight to an arc-shaped wing guide portion 260. The wing guide portion 260 is fixed to both the fixing plates 250 by a long bolt 264. [ The wing guide portion 260 is composed of a plurality of ribs 262 having holes for inserting the long bolts 264 and the plurality of ribs 262 are fixed to a plurality of supports And a hole is formed in the support base 263 to receive the long bolt 264. A portion of the rib 262 extending from a portion much higher than the water surface of the effluent 262 A semicylindrical blade along the medial side There guides 261 are attached.

또한, 도 1, 도 2 및 도 8에 도시된 바와 같이, 수차 중심축(201)의 양단부에는, 수차(200)가 회전할 때 수차 중심축(201)의 미세한 횡방향 이동에도 휠(210) 및 고정판(220)에 결합되어 있는 록크아암(235)이나 날개측면(232) 등의 부품들이 수류관 측벽(301)과 부딪히지 않도록 보호판(250)이 구비되어 있으며, 상기 보호판(250)의 밖에 있는 수차 중심축(201)에는 베어링(252)이 설치되고, 수차 중심축(201)은 수류관 측벽(301)의 상면에 설치된 추력칼라와 칼라볼트에 의해 고정되고, 발전기(100)와 연결되어 있다. 또한, 수류관(300)의 양 측벽(301)의 상면에는 보호판(250)이 수류관(300)으로부터 이탈하는 것을 방지하기 위해 볼트에 의해 고정되는 브라켓(251)이 설치된다.1, 2, and 8, both ends of the aberration center axis 201 are provided with the wheel 210 in a slight lateral movement of the aberration center axis 201 when the aberration 200 is rotated, A protective plate 250 is provided to prevent components such as the lock arm 235 and the blade side 232 coupled to the fixing plate 220 from bumping against the water flow tube side wall 301, A bearing 252 is provided on the aberration center axis 201 and the aberration center axis 201 is fixed by a thrust collar and a collar bolt provided on the upper surface of the airstream tube side wall 301 and connected to the generator 100 . A bracket 251 fixed by bolts is provided on the upper surface of both side walls 301 of the water flow pipe 300 to prevent the protection plate 250 from being detached from the water flow pipe 300.

도 1 내지 도 4 및 도 8에 도시된 바와 같이, 수류관(300)은 2개의 수류 측벽(301)과 바닥면(302)으로 이루어지고, 상기 바닥면(302)은 낙차를 이루도록 수차(200)의 전방에 단턱(303)이 형성되어 있으며, 유입수가 물받이 날개부(230)에 채워지는 부분의 수류관 바닥면(302)은 유입수의 압력손실을 극소화하기 위해서 물받이 날개부(230)가 바닥면(302)과 수밀성을 유지하면서 회전하도록 곡선(304)으로 이루어져 있다. 1 to 4 and 8, the water flow pipe 300 comprises two water side walls 301 and a bottom surface 302, and the bottom surface 302 is provided with a water turbine 200 And the water flow tube bottom surface 302 of the portion where the inflow water is filled in the water receiving wing portion 230 is formed in the bottom of the water receiving wing portion 230 so as to minimize the pressure loss of the inflow water, And a curve 304 so as to rotate while maintaining watertightness with the surface 302.

본 발명에서는 물받이 날개부(230)의 수를 14개, 각도조절수단(221,222)의 수를 4개, 리브(262)의 수를 4개, 리브 지지대(263) 및 롱볼트(264)의 수를 각각 2개씩 도시하였으나, 필요에 따라 가감할 수 있다. In the present invention, the number of the water-retaining wings 230 is four, the number of the angle adjusting means 221 and 222 is four, the number of the ribs 262 is four, the number of the rib supporters 263 and the long bolts 264 Are shown in each case, but they can be added or subtracted as needed.

이하, 도면을 참고로 수차(200)의 작동상태를 설명한다. Hereinafter, an operating state of the aberration 200 will be described with reference to the drawings.

도 4에 도시한 바와 같이, 유입수는 수류관(300)으로 유입되어 단턱(303)을 지나 순간적으로 물받이 날개부(230)에 압력을 가하면서 채워진다. 이 수압에 의해 수차(200)가 시계방향으로 회전하고 물받이 날개부(230)가 수차(200)의 최저점에 올 때까지 수차(200)에 가해지는 압력이 최대로 되고, 최저점을 지나고 나면 수중에서 물받이 날개에 배압(背壓)이 걸려 수차(200)의 회전력을 감소시키게 된다. 본 발명에서는 물받이 날개부(230)가 수중에서 최저점을 지날 때부터는 물받이 날개부(230)의 내측 단부(K)가 록크아암(235)의 스프링(238)으로부터 떨어져서 회전력에 의해 접히게 되므로 이러한 배압을 극소화시킬 수 있다. 이러한 작용은 어디까지나 유입수가 초당 1회전 정도로 저속인 경우에 이루어지지만, 상술한 바와 같이 유입수가 초당 1회전 이상으로 빨라지면 수차(200)의 원심력에 의해서 물받이 날개부(230)가 접히지 않고 중심축(201)으로부터 외측으로 펴지게 되므로 배압 및 공기 저항으로 인해 수차(200)의 회전 효율을 감소시키게 된다. As shown in FIG. 4, the inflow water flows into the water flow pipe 300, and is filled while applying pressure to the water storage wing portion 230 instantaneously through the stepped portion 303. The pressure applied to the aberration 200 is maximized until the aberration 200 is rotated clockwise by the water pressure and the water-bearing wing 230 reaches the lowest point of the aberration 200, Back pressure is applied to the water-bearing wing to reduce the rotational force of the aberration 200. Since the inner end portion K of the water receiving wing portion 230 is separated from the spring 238 of the lock arm 235 and is folded by the rotational force when the water receiving wing portion 230 passes the lowest point in the water, Can be minimized. However, as described above, if the inflow water is accelerated to one rotation per second or more, the centrifugal force of the aberration 200 causes the water-bearing wing portion 230 not to be folded, and the water- The rotation efficiency of the aberration 200 is reduced due to back pressure and air resistance.

따라서, 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해서 원호 형상을 갖는 날개 가이드부(260)를 물받이 날개부(230)가 수압을 받지않는 곳으로부터 자체 무게에 의해 펴지는 곳까지 설치함으로써 물받이 날개부(230)가 유입수의 유속에 관계없이 항상 중심축(201)을 향해 접히게 된다.Therefore, in order to solve this problem, in order to solve such a problem, the wing guide portion 260 having an arc shape is installed from the place where the water receiving wing portion 230 is not under water pressure to the place where it spreads by its own weight, Will always be folded toward the central axis 201 regardless of the flow rate of the influent water.

또한, 물받이 날개부(230)가 수상으로 올라올 때는 날개 가이드부(260)를 따라 중심축(201)을 향해 완전히 접혀지므로 수차(200)의 왼쪽에서 힘의 모멘트가 작용하지 않아 수차(200)의 시계방향 회전저항을 줄일 수 있으며, 수차(200)의 우측에서 물받이 날개부(230)가 정점을 지나 날개 가이드(261)를 빠져나올 때는 원심력에 의해 중심축(201)으로부터 외측으로 완전히 펴져서 힘의 모멘트가 작용하여 회전력을 가속시킬 수 있다. 이때 수차(200)의 우측에서 물받이 날개부(230)가 정점을 지나 날개 가이드(261)를 빠져나올 때 떨어져 있던 물받이 날개측면(232)의 내측 단부(K)가 록크아암(235)의 스프링(238)에 순간적으로 붙게 된다. 스프링(238)을 구비한 이유는 물받이 날개측면(232)과 록크아암(235)의 충격에 의한 마손과 소음이 심하게 발생하게 되기 때문에 이를 방지하기 위함이다.When the water-bearing wing portion 230 is completely folded toward the central axis 201 along the wing guide portion 260 when the water-bearing wing portion 230 is lifted up by the water, the moment of force does not act on the left side of the aberration 200, When the water-receiving wing portion 230 passes through the apex and exits the vane guide 261 from the right side of the aberration 200, the centrifugal force is completely spread outward from the central axis 201, A moment acts to accelerate the rotational force. At this time, the inner end K of the water-bearing wing side 232, which is apart from the right side of the aberration 200 when the water-bearing wing 230 passes through the apex and exits the wing guide 261, 238). The reason for having the spring 238 is to prevent the water wash blade side 232 and the lock arm 235 from being damaged due to the impact and the noise.

100: 발전기
200: 수차 201: 수차 중심축
210: 휠 220: 고정판
221: 각도조절 구멍 222: 각도조절 볼트
230: 물받이 날개부 231: 물받이 날개
232: 날개측면 233: 날개핀
234: 록크 아암축 235: 록크 아암
236: 각도 조절용 장방형 구멍 237: 각도 조절핀
238: 스프링 239: 태핏
240: 코터핀 250: 보호판
251: 브라켓 252: 베어링
260: 날개 가이드부 261: 날개 가이드
262: 리브 263: 지지대
264: 롱볼트
300: 수류관 301: 수류관 측벽
302: 수류관 바닥면 303: 단턱
304: 곡선부 K : 내측 단부100: generator
200: aberration 201: aberration center axis
210: Wheel 220: Fixing plate
221: Angle adjusting hole 222: Angle adjusting bolt
230: water pan wing 231: water pan wing
232: wing side 233: wing pin
234: Lock arm arm 235: Lock arm
236: Rectangular hole for adjusting the angle 237: Angle adjusting pin
238: spring 239: tappet
240: Coater pin 250: Shield plate
251: Bracket 252: Bearing
260: wing guide portion 261: wing guide
262: ribs 263: supports
264: Long bolt
300: water flow tube 301: water flow tube side wall
302: flow tube bottom surface 303: step
304: Curved portion K: Inner end

Claims (7)

발전기(100); 상기 발전기(100)에 연결된 수차(200); 및 상기 수차(200)의 물받이 날개부(230) 선단이 수류관(300) 단턱(303)의 곡선부(304)와 수밀성을 유지하면서 회전하도록 형성된 수류관(300);으로 이루어진 소수력 발전장치.
A generator 100; A water turbine 200 connected to the generator 100; And a water flow tube 300 formed so that the front end of the water-bearing wing portion 230 of the aberration 200 is rotated while maintaining watertightness with the curved portion 304 of the step 303 of the water flow tube 300.
제 1항에 있어서, 상기 수차(200)가 수차 중심축(201); 상기 수차 중심축(201)에 끼워지고 물받이 날개부(230)의 폭 길이만큼 간격져서 휠브라켓 및 볼트에 의해 고정된 한쌍의 휠(210); 상기 중심축(201)에 끼워지고 상기 휠(210)의 외측면에 볼트에 의해 고정된 한쌍의 고정판(220); 상기 휠(210)의 외측 외주면을 따라 날개측면(232)이 날개핀(233)에 의해 회전하도록 설치된 다수개의 날개측면(232)과 물받이 날개(231)로 이루어진 물받이 날개부(230); 상기 물받이 날개부(230)가 원심력에 의해 중심축(201)으로부터 외측으로 펴지는 것을 방지하도록 물받이 날개부(230)를 안내하는 날개 가이드부(260); 및 상기 중심축(201)에 끼워지고 상기 고정판(220)의 최외측에 설치되는 한쌍의 보호판(250)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 소수력 발전장치.
The apparatus of claim 1, wherein the aberration (200) comprises aberration center axis (201); A pair of wheels 210 fitted to the aberration center axis 201 and spaced apart by a width of the water-bearing wing portion 230 and fixed by a wheel bracket and a bolt; A pair of fixing plates 220 fitted to the center shaft 201 and fixed to the outer surface of the wheel 210 by bolts; A water-bearing wing 230 formed of a plurality of wing side surfaces 232 and a water-bearing wing 231 installed on the outer peripheral surface of the wheel 210 so that the wing side surface 232 is rotated by the wing pin 233; A wing guide portion 260 for guiding the water receiving wing portion 230 to prevent the water receiving wing portion 230 from being expanded outwardly from the center shaft 201 by centrifugal force; And a pair of protection plates (250) fitted to the center shaft (201) and installed at the outermost side of the fixing plate (220).
제 2항에 있어서, 상기 휠(210)은 유입수가 통과할 때 상기 물받이 날개부(230)의 회전을 멈추기 위해서 날개측면(232)의 내측 단부(K)가 걸리도록 상기 휠(210)의 외주면에 설치된 다수의 록크 아암축(234)에 의해 연결된 록크아암(235)을 갖는 것을 특징으로 하는 소수력 발전장치.
The wheel (210) according to claim 2, wherein the wheel (210) is configured such that an inner end (K) of a wing side (232) is engaged to stop the rotation of the water wing (230) And a lock arm (235) connected by a plurality of lock arm shafts (234) provided on the small arm (234).
제 3항에 있어서, 상기 록크아암(235)은 상기 날개측면(232)의 내측 단부(K)와 접촉하는 부분에 스프링(238)이 설치되고, 상기 록크 아암(235)의 타측에는 각도조절핀(237)에 의해 날개측면(232)의 각도를 조절하도록 장방형 구멍(236)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 소수력 발전장치.
The lock arm (235) according to claim 3, wherein the lock arm (235) is provided with a spring (238) at a portion in contact with the inner end portion (K) of the wing side surface (232) Wherein a rectangular hole (236) is formed to adjust the angle of the wing side surface (232) by a plurality of holes (237).
제 2항에 있어서, 상기 고정판(220)은 일정 간격의 4곳에 각도조절볼트(222)를 이동 고정함으로써 각도를 조절할 수 있는 각도 조절용 구멍들(221)을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 소수력 발전장치.
3. The small hydrostatic generator according to claim 2, wherein the fixing plate (220) has angle adjusting holes (221) for adjusting the angle by movably fixing the angle adjusting bolts (222) at four predetermined intervals.
제 2항에 있어서, 상기 날개 가이드부(260)는 수류관 바닥으로부터 최정점을 지나 물받이 날개부(230)의 자체 무게에 의해 펴지는 곳까지 연장되고, 양쪽 고정판(250)에 고정하도록 롱볼트(264)를 삽입하기 위한 구멍을 갖는 다수의 원호 형상의 리브들(262); 상기 다수의 리브들(262)을 일정 간격으로 유지 및 지지하고 상기 롱볼트(264)를 수용하기 위해 그 내부에 구멍이 형성된 다수의 지지대(263); 및 유출수의 수면보다 훨씬 높은 부분으로부터 상기 리브(262)의 내측을 따라 부착된 반원통형의 날개 가이드(261)로 이루어진 것을 특징으로 하는 소수력 발전장치.
The wing guide unit (260) according to claim 2, wherein the wing guide unit (260) extends from the bottom of the water flow tube to the extended position by its own weight of the wing wing unit (230) A plurality of arc-shaped ribs (262) having holes for inserting the inserts (264); A plurality of supports 263 for holding and supporting the plurality of ribs 262 at regular intervals and having holes formed therein for receiving the long bolts 264; And a semicylindrical wing guide (261) attached along the inside of the rib (262) from a portion much higher than the water surface of the effluent.
제 1항에 있어서, 상기 수류관(300)은 2개의 수류관 측벽(301)과 바닥면(302)으로 이루어지고, 상기 바닥면(302)은 낙차를 이루도록 수차(200)의 전방에 단턱(303)이 형성되어 있으며, 유입수가 물받이 날개부(230)에 채워지는 부분의 수류관 바닥면(302)은 물받이 날개부(230)가 바닥면(302)과 수밀성을 유지하면서 회전하도록 곡선으로 이루어진 곡선부(304)를 갖는 것을 특징으로 하는 소수력 발전장치.The water turbine according to claim 1, wherein the water flow pipe (300) comprises two water flow pipe side walls (301) and a bottom surface (302), and the bottom surface (302) And the water flow tube bottom surface 302 of the portion where the inflow water is filled in the water storage blade portion 230 is curved so as to rotate while maintaining watertightness with the water storage blade portion 230 And a curved portion (304).
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