KR20190110534A

KR20190110534A - 가속 덕트

Info

Publication number: KR20190110534A
Application number: KR1020197019545A
Authority: KR
Inventors: 마사히코 수주키
Original assignee: 엔티엔 가부시키가이샤
Priority date: 2016-12-06
Filing date: 2017-11-27
Publication date: 2019-09-30
Also published as: CN110337540A; JP2018091457A; WO2018105429A1

Abstract

본 발명은, 로터 블레이드의 앞부분에 배치되는 덕트의 형상을, 후부에 있어서의 통형상부의 바닥판 앞부분을 길게 연장하고, 선단의 폭이 넓은 홈통 형상으로 하여, 소량의 물을 집합시키고, 또한 가속시키는 가속 덕트를 제공한다.
덕트(1) 후부에 있어서의 통형상부(2)의 바닥판(3) 앞부분을, 전방으로 점차 폭이 넓어지는 평탄 형상으로 하여 연장하고, 그 측부에 측벽(4, 5)을 수직으로 마련하고, 또한 그 상부는 해방하여, 전방의 물을 폭을 좁히는 한편, 높이를 높여 통형상부(2)로 통과시키도록 한다.

Description

가속 덕트

본 발명은, 수력 발전기에 있어서의 로터의 앞부분에 배치되어, 수로의 수류를, 가속시켜, 로터 블레이드에 맞출 수 있도록 한 가속 덕트에 관한 것이다.

수차 로터의 앞부분에 덕트를 배치하는 것은, 예를 들면 특허문헌 1에 기재되어 있다.

일본국 특허공개공보 2010-112194호 공보

특허문헌 1에 기재된 발명은, 긴 덕트의 내부에, 수차 로터를 배치하는 것이며, 덕트 앞단을 나팔관 형상으로 지름을 크게 하고 있지만, 앞단이 지름이 커도, 통과하는 수량이 대량으로 되지 않고, 또한 가속되지 않는다.

본 발명은, 덕트의 앞부분의 폭을 크게 하고 측벽으로 수류의 폭을 좁혀, 수류를 덕트의 후부에서 가속시켜 이송하도록 한, 가속 덕트를 제공하는 것이다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해, 다음과 같은 기술적 수단을 강구한 것이다.

(1) 후부에 있어서의 통형상부의 바닥판 앞부분을 연장하고, 전방으로 점차 폭이 넓어지는 평탄 형상으로 하고, 그 측부에 측벽을 수직으로 마련하고, 또한 그 상부를 해방하여 이루어지는 가속 덕트.

(2) 상기, 바닥판의 앞단 부분의 폭은, 통형상부의 폭보다 크게 되어 있는 상기 (1)에 기재된 가속 덕트.

(3) 상기, 바닥판의 측단부의 일측은 통형상부와 평행하고, 마찬가지로 타측은, 선단에 걸쳐 외측 방향으로 돌출되어 있는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 가속 덕트.

(4) 상기, 바닥판의 측단부는, 좌우 대칭으로 형성되어 있는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 가속 덕트.

(5) 상기, 측벽의 선단부가, 통형상부의 외면보다 외측으로 돌출되어 있는 것에 있어서는, 그 내측면의 중간부를 내측으로 팽출 형상으로 만곡시키고, 또한 선단부의 높이가, 통형상부의 높이보다 높게 설정되어 있는 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 가속 덕트.

(6) 상기, 측벽의 선단부 상부가, 통형상부의 높이보다 높은 것에 있어서는, 측벽의 선단 부분으로부터, 통형상부 선단의 중앙부에 걸쳐 차양 형상의 피개부(被蓋部)가 형성되어 있는 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 가속 덕트.

(7) 상기, 바닥판의 선단부에는, 앞측 아래 방향으로 경사지는 탄력성이 있는 도수판이 배치되어 있는 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 가속 덕트.

(8) 상기, 통형상부의 후단부의 둘레면에는, 다른 파이프와 연결하기 위한 외향 플랜지가 형성되어 있는 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 가속 덕트.

(9) 상기, 통형상부와 이에 연속하는 바닥판 부분을, 연결 가능하게 좌우로 분할 형태로 되어 있는 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 가속 덕트.

(10) 상기, 측판이 탄력성이 있는 재질로 형성되는 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 가속 덕트.

본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 발휘된다.

상기 (1)에 기재된 발명에 있어서는, 통형상부의 바닥판 앞부분이, 전방으로 점차 폭이 넓고 평탄 형상으로 하고 있고, 그 측단부에 측벽을 수직으로 마련하고 있기 때문에, 이를 수로에 배치하면, 폭이 넓은 바닥판의 앞부분으로부터 들어오는 수류는, 측벽에 의해 점차 폭이 좁혀져 통형상부에 도달한다.

가령 수심이 통형상부의 높이의 절반인 얕은 경우에 있어서도, 바닥판의 앞부분의 폭이, 예를 들면 통형상부의 폭의 2배이면, 통형상부에 들어오는 수류는 가득 찬 상태가 되고, 또한 가압되기 때문에, 수로의 유속보다 가속된다.

통형상부가 긴 경우에는, 통형상부의 내주면과의 마찰 저항이 커지지만, 통형상부의 길이가 짧기 때문에, 단시간에 통과하여, 덕트의 후부에 배치되는 로터 블레이드에 균등한 수압을 부여할 수 있다.

상기 (2)에 기재된 발명에 있어서는, 바닥판의 앞단 부분의 폭은, 통형상부의 폭보다 크게, 예를 들면 1.5배보다 크게 되어 있기 때문에, 수로에 있어서의 유량의, 예를 들면 1.5배 량의 수류를 통형상부로 가이드할 수 있다.

상기 (3)에 기재된 발명에 있어서는, 바닥판의 일 측단은, 통형상부와 평행하고, 마찬가지로 타측은, 선단에 걸쳐 외측 방향으로 돌출되어 있기 때문에, 통형상부와 평행한 측부를, 예를 들면 수로의 측벽에 근접시켜 배치하면, 타측의 앞단에서부터 수류를 폭을 좁혀, 통형상부에 수류를 모을 수 있다.

상기 (4)에 기재된 발명에 있어서는, 바닥판의 측단부는, 좌우 대칭으로 형성되어 있기 때문에, 좌우의 측벽을 따라 덕트 후부의 중앙부에 물을 집합시킬 수 있다.

상기 (5)에 기재된 발명에 있어서는, 측벽의 선단부가, 통형상부의 외면보다 외측으로 돌출되어 있는 것에 대해서는, 그 내측면의 중간부를 내측으로 팽출 형상으로 만곡시키고, 또한 선단부의 높이가 통형상부의 높이보다 높게 설정되어 있기 때문에, 측벽의 내측면을 따르는 수류를 들어 올리면서, 코안다 효과에 의해 고속화하여 통형상부를 통과시킬 수 있다.

상기 (6)에 기재된 발명에 있어서는, 상기 측벽의 상부 선단이, 통형상부의 높이보다 높은 것에 있어서는, 측벽의 선단 부분에서, 통형상부 선단의 중앙부에 걸쳐, 지붕의 차양 형상의 피개부가 형성되어 있기 때문에, 측벽의 내측면을 따라, 밑에서부터 상승하면서 통과하는 수류는, 피개부를 따라 내부 하류로 강하하여, 통형상부로 통과한다.

상기 (7)에 기재된 발명에 있어서는, 바닥판의 선단부에는, 앞측 아래 방향으로 경사지는 연질의 도수판이 배치되어 있기 때문에, 도수판의 선단은, 수압에 의해 수로의 바닥면에 밀접하고, 또한 저층류를 덕트 내로 가이드할 수 있다.

상기 (8)에 기재된 발명에 있어서는, 통형상부의 후단부의 둘레면에는, 외향 플랜지가 형성되어 있기 때문에, 그 후부에 수력 발전 유닛 등을, 플랜지 결합에 의해 연결할 수 있다.

상기 (9)에 기재된 발명에 있어서는, 통형상부와, 이에 연속하는 바닥판 부분을, 연결 가능하게 좌우로 분할 형태로 되어 있기 때문에, 대형이어도 제조가 용이하고, 또한 현장에서 조립할 수 있기 때문에, 반송, 작업성이 우수하다.

상기 (10)에 기재된 발명에 있어서는, 측판이 탄력성이 있는 재질로 형성되어 있기 때문에, 수로에 설치할 때, 측벽에 충돌하거나, 혹은 큰 유하물이 충돌해도 쉽게 파손되지 않는다.

또한 탄력성이 있기 때문에, 측벽면에 밀착하여 누수가 발생하지 않고, 덕트에 가해지는 수압의 저하를 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 가속 덕트의 일 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1에 있어서의 II-II선 종단 측면도이다.
도 3은 도 1에 있어서의 정면도이다.
도 4는 도 1에 있어서의 후면도이다.
도 5는 본 발명의 가속 덕트의 사용 상태를 나타내는 측면도이다.
도 6은 본 발명의 가속 덕트의 다른 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 6에 있어서의 VII-VII선 종단 측면도이다.
도 8은 도 6에 있어서의 정면도이다.
도 9는 도 6에 있어서의 후면도이다.

본 발명의 일 실시예를, 도면을 참조하여 설명한다.

도 1에 있어서, 가속 덕트(1)는, 통형상부(2)의 바닥판(3) 앞부분이, 평면으로 볼 때 전방으로 길게 연장되고, 또한 도 1에 있어서의 우측에서 볼 때, 우측 외측 방향으로 돌출되어 우측면은 크게 만곡되어 있다.

도 1에 있어서, 우측에서 볼 때의 좌측면은, 통형상부(2)와 직선 형태로 되어 있다. 바닥판(3)의 좌우 측단에는, 각각 측벽(4, 5)이 수직으로 마련되어 있다.

우측의 측벽(4)은, 통형상부(2)의 앞단에서 측벽(4)의 앞단에 걸쳐, 점차 높아지도록 일어서고, 그 상면은 만곡면으로 되어 있다.

좌측의 측벽(5)은, 통형상부(2)의 높이와, 거의 동일한 높이로 되어 직선 형태로 되어 있다. 이에 의해, 이 좌측의 측벽(5)을 수로의 측벽에 접하여, 로프 등에 의해 고정시킨다.

각 측벽(4, 5)의 상면으로부터, 내향의 차양 형상의 피개부(6, 7)가 일정한 폭으로, 앞단에서 통형상부(2)의 앞단에 걸쳐 연장 마련되고, 측벽(4, 5)과 피개부(6, 7)의 경계는, 곡면으로 되어 있다.

따라서, 측벽(4, 5)을 따라 밑에서부터 상승한 수류는, 원활하게 피개부(6, 7)의 하면을 따라 하류로 통과한다. 측판(4, 5)의 재질을 탄력성이 있는 재질로 하는 것에 의해, 수로(R)에 덕트(1)를 배치했을 때, 측벽에 충돌하고, 혹은 유하물이 충돌해도, 파손될 우려가 없다.

바닥판(3)의 하면 앞부분에는, 높이 조절 가능하게 하여 좌우의 지지 다리(8, 8)가 배치되어 있다. 또한 바닥판(3)의 앞단에는, 앞부분을 수로(R)의 바닥에 접하도록, 하향으로 경사지는 도수판(9)이 배치되어 있다. 도수판(9)은, 앞단 하면이 수로의 바닥에 밀접할 수 있도록, 합성 고무 등의 탄력성 있는 재질로 이루어져 있다.

도 5는, 상기 가속 덕트(1)를, 수로에서 사용하는 상태를 나타내는 측면도이다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 가속 덕트(1)의 통형상부(2)의 후단 둘레면에, 외향 플랜지(10)가 형성되어 있다. 이 외향 플랜지(10)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 수력 발전 유닛(11)의 지지 환상체(12)의, 외향 플랜지(13)와 연결된다.

수력 발전 유닛(11)은, 지지 환상체(12)의 상부로 돌출시킨 현가 파이프(14)를, 수로(R)의 두 기슭 사이에 가설한 현가 프레임(15)에 매달려있고, 현가 파이프(14)의 상단은, 발전기(16)에 연결되어 있다. 현가 파이프(14)의 하단부에는 베어링 케이스(17)가 고정되어 있다.

베어링 케이스(17)에, 수평으로 지지된 로터 축의 선단에, 로터(18)가 고정되어 있다. 로터 축은, 현가 파이프(14) 내의 도시하지 않는 전동축을 통해, 발전기(16)에 연결되어 있다.

도 5에 있어서, 지지 환상체(12)의 후부의 외향 플랜지(13A)는, 후부에 연결되는 배수 덕트(19)의, 앞부분의 외향 플랜지(20)와 연결된다.

배수 덕트(19)는, 앞측 개구(19B)보다 후측 개구(19A)를 지름을 크게 하고 있다. 이에 의해, 로터(18)의 부분은 애로가 되어, 로터(18)의 회전 효율이 향상된다.

도 5에 있어서, 수로(R)의 수위(W)가 낮은 경우에 있어서도, 가속 덕트(1)의 바닥판(3) 앞부분에, 도수판(9)으로부터 가이드되는 수류는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 측벽(4)에 의해, 중앙부로 폭이 좁혀진다.

측벽(4)의 내측면은, 그 중간 부분이 내향으로 팽출되어 있기 때문에, 코안다 효과에 의해, 측벽(4) 내측면을 따라 통과하는 물의 유속이 고속화된다.

바닥판(3)의 중앙으로 몰리는 수류는, 수위를 높이면서 통형상부(2)로 진행하고, 통형상부(2)의 통내에 가득 차서 통과하고, 직후의 로터(18)에 균일한 수압을 가하여, 이를 회전시킨다. 통형상부(2)의 직전에서, 여분의 물은 통형상부(2)의 상면을 넘쳐서 통과한다.

배수 덕트(19)는, 후측 개구(19A)가, 앞측 개구(19B)보다 크게 형성되어 있기 때문에, 로터(18)가 수용되어 있는 지지 환상체(12)의 내부는 애로가 되어, 수류의 통과 속도가 고속이 된다.

또한 배수 덕트(19)는, 후측 개구(19A)가 크기 때문에, 지지 환상체(12)의 내부에 가해지는 수압보다, 배수 덕트(19)의 후부는 부압이 되어, 앞부분의 수류를, 수압의 차이에 의해, 고속류가 되어 통과시켜, 로터(18)의 회전 효율을 높일 수 있다.

또한, 용수로(R)의 바닥면은 경사가 있고, 가속 덕트(1)는, 앞부분을 지지 기둥(8)에 의해 높게 들어 올려 있기 때문에, 내부를 통과하는 수류는, 중력이 후방으로 걸려, 수로(R)의 수류보다 유속이 빨라진다.

도 6은, 가속 덕트의 다른 실시예를 나타내는 평면도이다. 상기 실시예와 동일한 부재에는 동일한 부호를 첨부하여 설명을 생략한다.

도 6에 있어서, 가속 덕트(1)는, 평면에서 볼 때, 폭의 중앙에서부터 좌우가 2분할되고, 좌우의 결합부(1C, 1C)를 맞추고 볼트(1D)에 의해 결합시킨다.

이 가속 덕트(1)의 좌우 측벽(4, 5)은, 좌우 대칭으로 형성되어 있다. 이에 의해, 대형의 덕트도, 금형으로 용이하게 제조할 수 있다. 또한 현장에 반송하여, 현장에서 조립할 수 있기 때문에, 운반 및 작업성이 우수하다.

한편, 바닥판의 앞부분의 하면에, 중추를 탈착 가능하게 고정하는 것에 의해, 떠오름을 억제한다.

[산업상 이용가능성]

수류를 다량으로 모을 수 있기 때문에, 수위가 낮은 수로 등에 있어서의 수력 발전 장치에 효율적으로 이용할 수 있다.

1: 가속 덕트
2: 통형상부
3: 바닥판
4, 5: 측벽
6, 7: 피개부(被蓋部)
8: 지지 다리
9: 도수판
10: 외향 플랜지
11: 수력 발전 유닛
12: 지지 환상체
13, 13A: 외향 플랜지
14: 현가 파이프
15: 현가 프레임
16: 발전기
17: 축지지 케이스
18: 로터
19: 배출 덕트
19B: 앞측 개구
19A: 후측 개구
20: 외향 플랜지
R: 수로
W: 수면

Claims

후부에 있어서의 통형상부의 바닥판 앞부분을, 전방으로 점차 폭이 넓어지는 평탄 형상으로 하여 연장하고, 그 측단부에 측벽을 수직으로 마련하고, 또한 그 상부를 해방하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가속 덕트.
제1항에 있어서,
바닥판의 앞단 부분의 폭은, 통형상부의 폭보다 크게 되어 있는 것을 특징으로 하는 가속 덕트.
제1항 또는 제2항에 있어서,
바닥판의 측단부의 일측은, 통형상부와 평행하고, 마찬가지로 타측은, 선단에 걸쳐 외측 방향으로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 가속 덕트.
제1항 또는 제2항에 있어서,
바닥판의 측단부는, 좌우 대칭으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가속 덕트.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
측벽의 선단부가, 통형상부의 외면보다 외측으로 돌출되어 있는 것에 있어서는, 그 내측면의 중간부를 내측으로 팽출(膨出) 형상으로 만곡시키고, 또한 선단부의 높이가 통형상부의 높이보다 높게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 가속 덕트.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
측벽의 선단부 상부가, 통형상부의 높이보다 높은 것에 있어서는, 측벽의 선단 부분으로부터, 통형상부 선단의 중앙부에 걸쳐 차양 형상의 피개부(被蓋部)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가속 덕트.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
바닥판의 선단부에는, 앞측 아래 방향으로 경사지는 탄력성이 있는 도수판이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 가속 덕트.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
통형상부의 후단부의 둘레면에는, 다른 파이프와 결합시키기 위한 외향 플랜지가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가속 덕트.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
통형상부와 이에 연속하는 바닥판 부분을, 연결 가능하게 좌우로 분할 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 가속 덕트.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
측판이 탄력성이 있는 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 가속 덕트.