KR20240018370A - 휴대용 파이프터빈 발전장치 - Google Patents

휴대용 파이프터빈 발전장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 파이프들을 연결하거나 길게하여 여기에 긴 파이프터빈을 연결 흐르는 물속에서 발전하게 하되, 개인이 휴대하며 가볍게 이동하여 설치, 발전하고 쉽게 분리 보관 가능한 전기에너지를 얻는 발전장치를 제공하기 위한 휴대용 파이프터빈 발전장치로서, 파이프(12) 외측 방사상 방향으로 복수개의 터빈날개가 형성되어 이루어지는 파이프터빈(10); 상기 파이프터빈(10)의 회전력을 전달받아 전력을 생산하는 발전기부(20); 상기 파이프터빈(10)의 파이프(12)와 상기 발전기부(20)의 발전기 축(22)을 연결하는 상호 결합 및 분리가 가능한 복수개의 연결파이프(19,19',19"); 상기 복수개의 연결파이프 중에서 중간 연결파이프(19')와 축수 결합되는 베어링부(30); 및 상기 발전기부(20)와 베어링부(30)를 지지하는 지지부(50); 를 포함하는 것을 특징으로 하며, 가벼운 파이프터빈과 파이프를 쉽게 분해, 조립하므로서 휴대용으로서의 편리한 발전을 하는 것을 특징으로 한다.

Description

휴대용 파이프터빈 발전장치{A GENERATOR INSTALLATION FROM PIPE TURBINE PUT IN HAND BAG}
본 발명은 흐르는 물을 이용하여 터빈을 돌려 발전하는 터빈 발전장치에 관한 것으로, 긴 여러 파이프터빈을 연결하여 흐르는 물속에서 파이프터빈을 회전시키고, 파이프터빈에 연결된 긴 파이프를 물 밖으로 나오게 하여 회전하는 파이프를 발전기에 연결하여 축결합하되, 지지대로 발전기를 고정시켜 발전하는 것을 특징으로 하는 파이프터빈 발전장치로서, 특히 가볍게 휴대하며 이동가능한 휴대용 파이프터빈 발전장치에 관한 것이다.
최근에는 재생에너지 관련 기술로서, 조류와 해류, 또는 비교적 큰 하천 등에는 큰 물의 흐름(이하, 간단히 「수류(水流)」라고 함)의 자연에너지를 이용하여 발전을 하는 소수력발전에 대한 많은 아이디어가 제안되어 있다.
소수력을 이용하는 발전은 여럿 있으나, 개인이 휴대하며 발전할 수 있는 발전기는 거의 없으며, 일반 소수력도 환경보호 등으로 댐을 막는 방식이 불가능하여 일반적으로 흐르는 물에서 소수력 발전이 어렵다. 더구나 휴대할 수 있는 발전기는 부피가 크거나 무거운 등 개인들이 사용하기에는 한계가 있다. 특히 홍수나 갈수기에 맞춰 발전하기에는 여러 문제점이 있다.
이에 본 발명자는, 이상의 문제점을 해결하기 위하여, 대한민국 등록특허 제10-2239224호 (명칭: 판코일 발전장치) 를 제안한 바 있으나, 보관시 불편함이 있고 또한 보관 과정에서 변형이 이루어지기도 하며, 무엇보다도 금속 재질의 판코일을 어느 정도 두께를 갖도록 하면 잘 접히지 않아서 여성이나 노약자가 취급하기에는 다소 곤란하거나 위험하다는 문제점이 존재하였다.
대한민국 공개특허 제10-2010-0093561호 (수류발전장치) 대한민국 공개특허 제10-2017-0066062호 (해류 발전장치) 대한민국 등록특허 제10-2239224호 (명칭: 판코일 발전장치)
본 발명은, 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 파이프들을 연결하거나 길게하여 여기에 긴 파이프터빈을 연결함으로써 흐르는 물속에서 전기에너지를 얻되, 개인이 휴대하며 가볍게 이동하여 설치기능하고, 발전 후에는 쉽게 분리 보관이 가능한 발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이같은 장치로서 냇물, 강, 폭포, 계곡 등의 흐르는 물에서 휴대용 발전기로서 전기에너지를 쉽게 얻도록 활용 및 사용할 수 있다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 발전기 몸체(21)에서 나오는 발전기 축(22)으로 파이프(19)를 통하여 파이프터빈을 연결하여 흐르는 물속에 흐르는 물에 대해 가로질러 파이프터빈을 담그고 흐르는 물로서 파이프터빈을 회전시키되, 파이프터빈은 파이프(12) 터빈날개들을 방사상 모양으로 있게하여 터빈날개 형상에 따른 항력 차이로 터빈날개가 흐르는 물속에서 흐르는 물의 힘을 받아 회전하게 한다. 이 터빈이 회전함으로써, 회전결합된 발전기 몸체(21)에서 나오는 발전기 축(22)을 회전시켜 발전기에서 발전하게 한다. 발전기에서 생산하는 전기는 전선(28)으로 내보내진다.
아울러, 중간파이프(19)에 베어링(31)을 지지하여 인장력을 견디고 발전기 몸체(21)는 베어링(31)의 반대쪽으로 인장력을 견디도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
베어링(31) 및 발전기 몸체(21)는 삼각대(51) 및 말뚝(55)으로 지지되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명에 관한 휴대용 파이프터빈 발전장치는, 파이프(12) 외측 방사상 방향으로 복수개의 터빈날개가 형성되어 이루어지는 파이프터빈(10); 상기 파이프터빈(10)의 회전력을 전달받아 전력을 생산하는 발전기부(20); 상기 파이프터빈(10)의 파이프(12)와 상기 발전기부(20)의 발전기 축(22)을 연결하는 상호 결합 및 분리가 가능한 복수개의 연결파이프(19,19',19"); 상기 복수개의 연결파이프 중에서 중간 연결파이프(19')와 축수(軸受) 결합되는 베어링부(30); 및 상기 발전기부(20)와 베어링부(30)를 지지하는 지지부(50); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 복수개의 연결파이프(19,19',19") 간의 결합은 물론, 상기 파이프터빈(10)의 파이프(12)와 연결파이프(19)의 결합 및 상기 발전기부(20)의 발전기 축(22)과 연결파이프(19")의 결합은, 나사 결합 방식으로 상호 결합 및 분리가 가능한 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 파이프터빈(10)은, 연결파이프에 결합되는 선단 파이프터빈(18)과, 상기 선단 파이프터빈(18)에 결합되는 중간 파이프터빈(18')과, 상기 중간 파이프터빈(18')에 결합되는 말단 파이프터빈(18")으로 결합되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 발전기부(20)는, 발전기몸체(21)에 고정볼트(27)에 의해 발전기 지지 브라켓(25)이 결합되어 있으며, 발전기 지지 브라켓(25)에는 발전기를 와이어에 의해 고정하기 위한 고정홀(26)이 구비되어 있어, 상기 고정홀(26)을 인장끈으로 지지부(50)에 고정함으로서, 발전기부를 지지하게 되는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 중간 연결파이프(19')의 외표면에는 슬리브(32)가 감합 고정결합되어지고, 상기 슬리브(32)의 외주에는 상기 베어링부(30)의 베어링 브라켓(30a)이 회동가능하게 축수 결합되며, 상기 베어링 브라켓(30a)에 구비된 베어링부 고정홀(34)에 고정 와이어가 연결되어, 결국 베어링부가 지지되면서 상기 베어링부(30)에 상기 중간 연결파이프(19')가 축수 결합되어지는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 베어링부(30)에 대한 제1 지지부(50)는, 상기 베어링부(30) 근처에 설치되는 삼각대(51), 상기 삼각대(51)와 베어링부 고정홀(34)을 연결하면서 상기 베어링부(30)를 지면(62)에 고정하는 고정끈(53)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 터빈날개는 스크류와 같이 길이방향으로 꼬여 있는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 터빈날개는 수차식인 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 선단 파이프터빈(18)과 중간 파이프터빈(18') 및 말단 파이프터빈(18")은, 측면에서 보았을 경우에 터빈날개의 위치가 약간씩 방위각이 달라져서 일정한 위상차를 갖는 단차식 파이프터빈(40)인 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 베어링부(30)를 주변의 지면(62) 상의 바위나 말뚝 혹은 수목에 직접 고정하는 제1 인장끈(52)과, 상기 발전기부(20)를 주변의 지면(62) 상의 바위나 말뚝 혹은 수목에 직접 고정하는 제2 인장끈(52')을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 복수개의 터빈날개(11)는 동일 방향으로 굴곡진 형태인 것을 특징으로 하며, 가장 바람직하게는, 동일 방향으로 고정된 반실린더형인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 발전장치는 소수력을 이용하는 무공해의 친환경 에너지 발전으로서 활용이 가능한 발전장치로서, 개인이 간편하게 휴대하며 발전할 수 있고, 일반적으로 흐르는 물을 이용하여 발전함으로서 개인의 접근성이 좋고, 발전기는 부피가 작고 가벼워 개인들이 사용하고 휴대하기에 유용하며, 특히 홍수나 갈수기에 관계없이 항상 필요시 언제 어디서든 이동식으로 간편히 설치 후 발전함으로서 필요한 전기를 생산해 생활에 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 관한 휴대용 파이프터빈 발전장치의 동작상태 사시도.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 관한 휴대용 파이프터빈 발전장치의 동작상태 사시도.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 관한 휴대용 파이프터빈 발전장치의 동작상태 사시도.
도 4는 도 1의 휴대용 파이프터빈 발전장치의 파이프터빈의 구성도.
도 5는 도 1의 휴대용 파이프터빈 발전장치의 파이프터빈의 일부 절개도.
도 6은 도 1의 휴대용 파이프터빈 발전장치의 파이프터빈의 반단면도.
도 7은 도 4의 파이프터빈 중 파이프의 도면.
도 8은 도 1의 휴대용 파이프터빈 발전장치의 발전기 몸체의 구성도.
도 9는 도 1의 휴대용 파이프터빈 발전장치의 발전기 몸체와 연결파이프 간의 연결 관계도.
도 10은 도 1의 휴대용 파이프터빈 발전장치의 연결파이프와 베어링 간의 조립상태도.
도 11은 도 1의 휴대용 파이프터빈 발전장치의 터빈의 회전 원리도.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 관한 휴대용 파이프터빈 발전장치의 선단 스크류 파이프터빈의 사시도.
도 13은 도 12의 스크류 파이프터빈의 정면도.
도 14는 본 발명의 제4 실시예에 관한 휴대용 파이프터빈 발전장치의 말단스크류 파이프터빈의 사시도.
도 15는 도 14의 스크류 파이프터빈의 정면도.
도 16은 본 발명의 제5 실시예에 관한 대용량 파이프터빈 발전장치의 수차식 파이프터빈의 사시도.
도 17은 도 16의 수차식 파이프터빈의 정면도 및 측면도.
도 18은 본 발명의 제6 실시예에 관한 휴대용 파이프터빈 발전장치의 단차식 파이프터빈의 사시도.
도 19는 도 18의 단차식 파이프터빈의 정면도 및 측면도.
도 20은 본 발명의 제7 실시예에 관한 휴대용 파이프터빈 발전장치의 동작상태 사시도.
도 21은 본 발명의 제7 실시예에 관한 휴대용 파이프터빈 발전장치의 고정부의 일 예를 설명하는 도면.
도 22는 본 발명의 제7 실시예에 관한 휴대용 파이프터빈 발전장치의 고정부의 다른 예를 설명하는 도면.
도 23은 본 발명의 제7 실시예에 관한 휴대용 파이프터빈 발전장치의 실제 제품 사진.
도 24는 도 23의 베어링부의 부분 확대 사진.
도 25는 도 23의 파이프터빈의 결합상태의 부분 확대 사진.
도 26은 도 23의 파이프터빈의 분리상태의 확대 사진.
도 27은 본 발명의 제7 실시예에 관한 휴대용 파이프터빈 발전장치의 실제 동작 상태를 보여주는 사진.
도 28은 본 발명의 제7 실시예에 관한 휴대용 파이프터빈 발전장치의 실제 동작 상태에서 전압 충전 상태를 보여주는 사진.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실 시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면의 도 1에서 도 28을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 말하는 실시예에 한정하여 해석되지 아니한다.
(제1 ~ 제3 실시예)
먼저, 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 관한 휴대용 파이프 터빈 발전장치를 도 1 내지 도 11을 참조하여 상술한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 관한 휴대용 파이프터빈 발전장치의 동작상태 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 관한 휴대용 파이프터빈 발전장치의 동작상태 사시도이며, 도 3은 본 발명의 제3 실시예에 관한 휴대용 파이프터빈 발전장치의 동작상태 사시도이다.
도 4는 도 1의 휴대용 파이프터빈 발전장치의 파이프터빈의 구성도이고, 도 5는 도 1의 휴대용 파이프터빈 발전장치의 파이프터빈의 일부 절개도이고, 도 6은 도 1의 휴대용 파이프터빈 발전장치의 파이프터빈의 반단면도이며, 도 7은 도 4의 파이프터빈 중 파이프의 도면이다.
도 8은 도 1의 휴대용 파이프터빈 발전장치의 발전기 몸체의 구성도이고, 도 9는 도 1의 휴대용 파이프터빈 발전장치의 발전기 몸체와 연결파이프 간의 연결 관계를 나타내는 도면이며, 도 10은 도 1의 휴대용 파이프터빈 발전장치의 연결파이프와 베어링 간의 조립상태도이다.
도 11은 도 1의 휴대용 파이프터빈 발전장치의 터빈의 회전 원리도를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 휴대용 파이프 터빈 발전장치(100)는, 일단에는 터빈날개(11)가 형성되고 복수개의 연결파이프(19,19',19")를 통하여 발전기부(20)까지 길게 연결되는 파이프터빈(10)과, 상기 파이프터빈(10)의 중간 부위를 축 지지하는 베어링부(30), 및 이들을 지지하는 지지부(50)로 이루어진다.
더 상술하면, 상기 파이프터빈(10)은, 맨 말단 (발전기부의 반대측) 의 파이프(12)의 외주에 터빈날개(11)가 고정되어 파이프터빈(10)이 형성되며, 상기 파이프(12)에 나사 결합 방식 등으로 상호 결합 및 분리가 가능한 복수개의 연결파이프(19,19',19")가 결합되어진다. 이때, 상기 연결파이프는 동일한 형태의 복수개가 연결되어 연결파이프 조립체를 구성하여도 되나, 맨 선단 (발전기부 측) 에는 발전기부의 회전축에 축결합되는 선단 연결파이프(19")가 별도로 제작될 수 있고, 길어진 연결파이프 결합체 중간 부위에는 특별히 베어링부(30)가 축수 결합되어지도록 하는 중간 연결파이프(19')로 구성되어질 수 있다.
계속해서, 본 발명에 따른 휴대용 파이프 터빈 발전장치(100)의 각 부분 중, 제1 실시예의 파이프터빈(10)에 대하여, 도 4 내지 도 7을 참조하여 상술한다.
도 4의 (a)는 파이프터빈(10)의 정면도이고, 도 4의 (b) 및 (d)는 각각, 상기 파이프터빈(10)의 좌우측면도이며, 도 4의 (c)는 파이프터빈(10)의 중간 절단 단면도이다. 도 7의 (a)는 연결파이프(19)의 정면도이고, 도 7의 (b)는 반단면도이며, 도 7의 (c) 및 (e)는 각각, 상기 연결파이프(19)의 좌우측면도이며, 도 7의 (d)는 연결파이프(19)의 중간 절단 단면도이다.
도 4 내지 도 6에서 보듯이, 상기 파이프터빈(10)의 일측 단부(선단)에는 볼트(15)가 형성되어 있는 파이프(12)의 길이방향을 따라서 평행하게 일례로 4개의 터빈날개(11)가 용접부(13)에 의해 고정결합되어 있되, 상기 터빈날개(11)는 각각 오목부와 볼록부를 갖는 단면이 호형에 가까운 형상으로 이루어진다. 또한, 상기 파이프터빈(10)의 선단에는, 도 7에서 보는 바와 같이 말단에 너트(14)가 형성된 연결파이프(19)가, 일례로 볼트-너트 결합 방식으로 결합되고, 다시 연결파이프(19)에는 다른 연결파이프(19)가 계속해서 결합되는바, 최종적으로는 선단 연결파이프(19")가 발전기부(20)의 회전축에 결합되어지도록 한다. 바람직하게는, 선단 연결파이프(19")는 양측 단부에 모두 너트(14)로 구성되어진다.
한편, 상기 파이프터빈(10)의 파이프(12)의 타측 단부(말단)에도 너트(14)로 형성되도록 하는 것도 가능한바 (도 7 참조), 그리하여, 도 2의 제2 실시예에서 보는 바와 같이, 상기 선단 파이프터빈(18)이 중간 파이프터빈(18')에 결합되고, 다시 중간 파이프터빈(18')은 말단 파이프터빈(18")에 결합되어, 터빈날개가 길게 형성됨으로써, 발전시 유수의 저항을 충분히 받을 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
다음, 본 발명에 따른 휴대용 파이프 터빈 발전장치(100)의 각 부분 중, 파이프터빈(10)의 선단 연결파이프(19")와 발전기부(20)의 결합에 대하여, 도 8 및 도 9를 참조하여 상술한다.
도 8의 (a)는 발전기부(20)의 정면도이고, 도 8의 (b) 및 (c)는 각각, 상기 발전기부(20)의 좌우측면도이다.
도 8에서 보듯이, 상기 발전기부(20)는, 발전기몸체(21)에 고정볼트(27)에 의해 발전기 지지 브라켓(25)이 결합되어 있으며, 발전기 지지 브라켓(25)에는 발전기를 와이어에 의해 고정하기 위한 고정홀(26)이 구비되어 있어, 이를 통해 발전기를 지지하게 된다. 아울러, 발전기의 회전축(22)에 로크너트(24)를 통해 결합볼트(23)가 결합되어 있는바, 상기 결합볼트(23)의 나사부(23a)에 상기 선단 연결파이프(19")의 일측 너트(14)가 축결합되어진다.
미설명부호 (28)은 발전기부(20)에서 발전된 전기를 부하로 전달하는 전선이다.
마지막으로, 본 발명에 따른 휴대용 파이프터빈 발전장치(100)의 각 부분 중, 베어링부(30)가 파이프터빈(10)의 중간 연결파이프(19')와 결합된 상태에 대하여, 도 10을 참조하여 상술한다.
도 10의 (a)는 중간 연결파이프(19')와 베어링부(30)의 결합상태의 반단면도이고, 도 10의 (b)는 상기 결합상태의 측면도이다.
상기 중간 연결파이프(19')의 외표면에는 슬리브(32)가 용접부(33)에 의해 감합 고정결합되어지고, 다시 상기 슬리브(32)의 외주에는 상기 베어링부(30)의 베어링 브라켓(30a)이 회동가능하게 축수 결합되며, 아울러 상기 베어링 브라켓(30a)에 구비된 베어링부 고정홀(34)에 고정 와이어가 연결되어, 결국 베어링부가 지지되면서 상기 베어링부(30)에 상기 중간 연결파이프(19')가 축수 결합되어진다. 미설명부호 (31)은 베어링이다.
계속해서, 본 발명의 제1 실시예에 관한 휴대용 파이프터빈 발전장치(100)의 지지부(50,50')에 대하여, 도 1을 참조하여 추가로 설명하면, 본 실시예에서는 삼각대에 의한 지지방식을 사용한다.
즉, 베어링부(30)에 대한 제1 지지부(50)의 경우, 상기 베어링부(30) 근처에 설치되는 삼각대(51), 상기 삼각대(51)와 베어링부 고정홀(34)을 연결하면서 상기 베어링부(30)를 지면(62)에 고정하는 고정끈(53)으로 이루어지며, 경우에 따라서는 상기 삼각대(51)와 고정끈(53) 및 지면에 별도로 고정되는 말뚝(55)이나 중량체(54)와 인장끈(52)으로 지지되어어질 수도 있다.
발전기부(20) 역시 제2 지지부(50')에 지지되는 것이 바람직한바, 제2 지지부(50') 역시 제1 지지부(50)와 마찬가지 방식으로 지지되도록 한다.
이제, 도 1 및 도 11을 주로 참작하고, 도 4 내지 도 10을 보조적으로 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 관한 휴대용 파이프터빈 발전장치(100)의 실제 적용 및 동작을 설명한다.
먼저, 도 9에서와 같이 발전기 몸체(21)에서 나오는 발전기 축(22)으로 발전기 축 로커너트(24)가 내재된 발전기 축 결합볼트(23)가 선단 연결파이프(19")로 연결 조립되고, 도 2에서와 같이 선단 연결파이프(19")는 중간 연결파이프(19')로 연결 조립되고, 중간 연결파이프(19')는 직접 회전력을 발생시키는 파이프터빈(18)의 파이프(12)로 연결 조립된다. 경우에 따라서는, 선단 연결파이프(19"), 중간 연결파이프(19') 및 파이프터빈(18)의 파이프(12) 간에 추가적으로 연결파이프(19)가 더 개재(介在)될 수 있다.
더 바람직하기로는, 도 2에서처럼, 선단 파이프터빈(18)은 중간 파이프터빈(18')으로 연결 조립되고, 중간 파이프터빈(18')은 말단 파이프터빈(18")으로 연결되면서 다단으로 조립되기도 한다.
발전기 몸체(21)의 발전기 축(22)의 반대쪽으로는, 발전기 지지 브라켓(25)이 발전기 몸체(21)와 고정 조립된다. 중간 연결파이프(19')의 가운데 부분에서 중간 연결파이프(19')에 슬리브(32)가 고정되고, 슬리브(32)에는 베어링부(30)의 베어링(31)이 축수 결합된다. 베어링(31)과 발전기 몸체(21)는 삼각대(51) 및/또는 말뚝(55)에 대해 고정끈(53)으로 지지 고정되고, 필요시에는 한편으로 인장끈(52)으로도 지지 고정되며, 이때 인장끈(52)은 바위이나 모래자루 등의 중량체(54) 및/또는 말뚝(55) 등으로 지면(62)에 고정된다.
계속해서, 본 발명의 구성과 작동원리를 도면을 참조하여 설명하면, 먼저, 발전기 몸체(21)에서 나오는 발전기 축(22)으로, 로커너트(24)가 내재된 발전기 축 결합볼트(23)가 선단 연결파이프(19")로 연결 조립되고, 도 2에서와 같이 선단 연결파이프(19")는 중간 연결파이프(19')로 연결 조립되고, 중간 연결파이프(19')는 선단 파이프터빈(18)의 파이프(12)로 연결 조립되는바, 이들 사이에는 일반적인 연결파이프(19)를 통하여 연결 조립되기도 한다.
그리하여, 단일 파이프터빈(10) 혹은 파이프터빈들의 조립체(18,18',18")가 유수(流水)에 의해 회전하면서 토크가 발생되어, 파이프들(12,19,19',19")의 조립체와 연결된 발전기 축(22)이 회전하게 되면, 발전기부(20)에서 발전을 하게 된다. 이렇게 하기 위해서는 토크(회전력)를 발생시키는 것이 중요하다. 이러한 토크를 발생시키기 위해 터빈을 주로 사용하는데, 물의 흐름에서도, 도 4 및 도 5와 같이 파이프(12)의 외주에 길이방향으로 길게 돌설(突設)되면서 파이프(12)를 중심으로 방사상으로 배치된 여러 터빈날개(11)를 오목한 모양과 볼록한 형상의 반실린더형으로 만들게 된다. 그리하여, 파이프 결합체의 측면으로 (즉, 회전축 방향과 직각 방향으로) 유체가 흐르게 되면, 유체가 흐르는 정면에서 보아 오목한 반실린더형 (단면이 반원형) 은 큰 항력(74)이 생기고 볼록한 반원형은 항력이 작다(73). 결국, 도 11에서와 같이, 파이프(12) 모양의 측면으로는 축 중심의 직각 방향으로 각각 오목한 반원형과 볼록한 반원형이 유체가 흐르는 정면에서 보여지므로, 축 중심의 직각 방향으로 유체가 흐르게 되면 항력의 차이가 생기게 되어, 파이프터빈(10) 혹은 파이프터빈 결합체(18,18',18")의 회전체(70)가 회전하게 된다. 즉, 이 두 오목한 모양과 볼록한 형상의 반원형의 항력 차이로 인하여, 회전체(70)가 회전력을 얻게 된다. 회전력을 얻게 되면 토크가 발생되므로 연결된 발전기부(20)에서 전기가 생산된다. 물론, 상기 파이프터빈의 터빈날개의 단면은, 반원형이 일반적일 것이나, 단면이 타원형, 굴곡형태의 반원형, 혹은 긴 타원형 등도 가능함은 물론이다.
바람직하게는, 상기 파이프터빈(10) 혹은 파이프터빈 결합체(18,18',18")의 회전체(70)는, 흐르는 물에 수직하여 시설되며, 더 바람직하게는 긴 모양으로 시설된다. 파이프는 속이 동공으로 비교적 무게에 비해 휨강도가 강하며 가볍다. 이같은 특성을 이용해 파이프를 연결해 긴 모양을 만든다면 터빈의 날개를 길게 할 수 있고, 그러므로 터빈의 날개의 면적도 커 유속에 따르는 큰 회전력을 낼 수 있어 발전에 유리하다.
다만, 일체형으로 분리가 안 된다면 휴대성이 떨어지게 되므로, 본 발명의 휴대용 파이프터빈 발전장치(100)과 같이, 휴대 가능한 정도의 파이프 길이 (예를 들어 1m ~ 1,5m 내외) 에, 터빈날개 수를 2, 3, 4, 5,.. 등의 다수 개로 하고, 배치는 방사대칭형으로 배치한다 (도 5 참조). 그러나 꼭 반원형이 아닌 각이 있는 형태의 터빈날개도 가능하며, 경우에 따라서는 평판 형태도 가능하다.
아울러, 본 발명에서는 일정 길이의 파이프 길이의 양 끝단에 나사부를 형성하여, 나사 (너트, 볼트) 결합에 의해 파이프끼리 연결되게 한다. 이 연결은, 파이프터빈부(10) 및 발전기부(20)에도 적용된다. 물론, 나사 방식의 연결이 아닌 낚싯대처럼 길게 빼거나 밀어넣는 방식도 활용 가능하고, 가운데 끈을 넣고 빼서 끼우는 접이식 방식도 가능하다. 낚싯대처럼 길게 빼더라도 파이프끼리 끼임이 터빈의 회전 모멘트를 견디기에 충분하면 가능하다. 마찬가지로 가운데 끈을 넣는 빼서 끼우는 접이식 방식도 터빈의 회전 모멘트를 견디기에 충분하면 가능하다. 여기서 파이프터빈의 회전체(70)는, 흐르는 유속의 물에서 일반적으로 발전이 되고, 상대적으로 터빈날개 면적이 커지면 유리하므로, 여러개의 파이프터빈을 연결하여 사용하거나, 애초에 충분히 긴 것을 사용하도록 하는 것이 바람직하며, 파이프터빈의 터빈날개 직경을 크게 하면 유리하다. 그러나 이러한 것들은 결국, 이동성에 제한을 받아 휴대 가능한 내의 크기로 하여야 할 것이다. 그러나 다소 휴대가 가능한 긴 파이프 형태로 모두 할 수 있으므로, 모아서 가방에 넣어 가지고 다닐 수 있다. 속이 빈 파이프류들이라 가벼운 특징이 있다. 그리고 여기에 흐르는 물의 경우 일단 냇물 등이 많이 흐르거나, 유속이 세거나, 폭포수 등이 있으면 좋고, 흐르는 물의 양이 작을 경우 규모를 작게하여 발전할 수 있고, 유속이 느릴 경우 파이프터빈(18,18',18")들을 여러 개 길게 연장하여 발전할 수 있는 방법도 있다.
또한, 도 1에서 처럼, 냇물 등이 흐를 경우 물을 가로지르는 방향으로, 파이프터빈을 물 속에 담글 수도 있고, 도 2에서 처럼 파이프터빈을 물 위로 부상하게 하는 경우도 가능하다. 이같이 할 경우 파이프 및 파이프터빈은 길이가 길어 다소 휜 상태가 될 것이다. 회전하는 파이프터빈은 연결파이프(19,19',19")로 연결되고, 이 연결파이프(19,19',19")는 물밖까지 거리가 멀수록 여러 개의 연결파이프(19,19',19")들로 연결할 수 있다. 최종 연결파이프(19")는, 도 9에서와 같이 발전기 축(22)에 연결(축결합)된다. 본 발명의 도면에서는, 나사이음으로 연결하게 도시되어 있고, 본 발명의 도면에 따라 설명하자면 연결파이프의 나사는 오른나사로 설명되어 있다. 본 도면의 연결파이프 및 파이프터빈은 상방향은 너트로 형성되고 하방향으로 볼트가 형성되므로, 도 2, 도 4에서의 터빈날개는 물이 수직으로 어느 방향에서라도 흐르면, 오목한 부분으로 물의 힘을 더 세게 받아 항력의 차이로 회전하므로, 하단의 볼트(15)는 터빈날개 방향에서 보아 시계방향으로 회전하면 오른 나사로 잠기게(조이는)하는 방향으로 된다. 그러므로 본 발명의 예시에서는 모두 오른나사로 한다. 그러면 회전 토크가 생길수록 더 단단히 조이게 된다. 이는 발전 시 나사의 풀림 방지에 도움이 된다. 물론 터빈날개의 오목한 부분과 볼록한 부분을 본 발명의 예시와 반대로 하여 모두 왼나사로 잠기는 방법으로도 할 수 있다. 이같이 본 발명의 예시에서는, 모두 오른나사로 암, 볼트로 하므로 회전의 영향을 받는 연결 파이프는 오른 나사가 가능하다.
본 휴대용 파이프터빈 발전장치(100)의 가장 큰 장점의 특징은 일반적으로 강물이나, 냇물 등에서는 유속이 비교적 느리므로 통상의 발전기들은 큰 토크와 고속 회전이 필요한데, 큰 토크를 내기 위해 터빈날개를 지름을 크게하면 회전이 무척 느리게 된다. 회전이 느리면 필요한 전압이 발생되지 않고 이를 증속하는 장치를 따로 둔다면 부피가 커지고 휴대가 불가능하다. 그러므로 직경 4~10cm 이상 등의 비교적 작은 파이프터빈 직경을 본 휴대용 파이프터빈 발전장치(100)에서는 가능하고, 이는 1~2m/s 정도의 유속에서도 300~600RPM 이상의 빠른 회전의 특징이 가능하다. 앞서 언급한 대로 작은 면적의 터빈날개는 파이프터빈으로 연결해 긴 파이프터빈으로 큰 면적이 되어 충분한 토크도 얻을 수 있다. 파이프터빈 직경을 10cm 이상 20cm, 30cm 이상 등 보다 크게도 하는 경우, 휴대용으로만 아닌 고정형 발전으로도 응용할 수 있다.
또한, 도 9에서와 같이, 연결파이프(29)로 발전기 축(22)에 연결하므로, 발전기부(20)는 회전력에 의해 발전하게 되는데, 발전기 몸체(21)도 큰 회전력을 감당하려면, 발전기 축(22)과 같이 큰 자속저항의 힘으로 같이 회전하려 하므로, 발전기 몸체(21)를 회전하지 않게 견고히 지지할 필요가 있다. 이의 방법으로 도 1과 같이 삼각대(51)나 말뚝(55)으로 베어링부(30)이나 발전기부(20)를 지지한다. 여기에 우선 2가지 큰 힘이 작용하는데, 긴 파이프터빈에 받는 물의 큰 저항력으로 파이프터빈을 밀게 되므로 이를 저지하기 위해 베어링(31)으로 파이프터빈을 미는 반대 방향으로 중간파이프(19)에 큰 인장력을 주어 지지한다. 그러기 위해서는, 도 1에서와 같이, 인장끈(52)으로 말뚝(55) 등을 지면에 고정하여 지지하거나, 지면에 말뚝(55)을 고정하기에 여의치 않을 경우 중량체(55)를 사용하게 되는바, 자루에 돌, 모래, 흙 등으로 채워 사용할 수도 있다. 일반적으로 돌, 모래 등은 비중이 2를 초과하므로 무거워지면 마찰 계수 0.4를 산정하더라도 충분한 지지력을 확보할 수 있다. 물론, 이외에도 굄목, 나뭇가지, 물통 등 주변 지형을 이용한 끈으로 고정, 지지력도 확보 가능하다.
더욱이, 도 1과 같이 삼각대(51)로 베어링부(30)를 고정끈(53)으로 공중에 띄워 고정할 수도 있다. 이렇게 도 1과 같이 고정끈(53)으로 각각, 중심에서 매달고, 각 삼각대의 발 부분에 묶으면 삼각대(51)도 견고해져 미끄러운 지면, 또는 넓은 바위 등의 위에서도 모양이 삼각형을 이루어 더 벌어지거나 오므려지지 않고 견고히 유지된다. 연결파이프로 다소 거리를 두고 연결된 발전기 몸체(21)도 같은 방법으로 말뚝(55)이나 삼각대(51)로 고정할 수 있다. 이때의 발전기 몸체(21)의 인장력은 베어링(31) 삼각대(51)의 반대방향이 된다.
토크로 인한 큰 회전력은 삼각형을 이루는 인장끈(52)들의 큰 장력과 삼각대(51)의 견고한 지지로 충분히 지지된다. 이러한 고정끈(53) 및 인장끈(52)의 구성은 하중 변화나 앞 뒤의 움직임도 흔들림 없이 견고히 잡아준다.
다른 한편, 도 3의 제3 실시예에서와 같이, 지면(62)에 말뚝(55) 등으로 직접 고정이 가능한 경우, 베어링(31) 및 발전기 몸체(21)를 말뚝(55)으로 고정하는 방안은, 간편성이 뛰어나다는 장점을 갖는다.
또한, 필요에 따라서는, 삼각대(51) 및 말뚝(55)를 병행하거나, 간단하게 하여, 혹은 여러 가지 방법을 혼용하여, 상황에 적합한 방법대로 사용할 수 있는 것은 당연하다.
이렇게 하면 계곡, 냇물, 강, 폭포 등에서도 발전이 가능하고, 파이프터빈이 길이가 상당히 또는 대단히 긴 편이므로 (1m~ 3m 이상으로 길므로), 일반 프로팰러형 터빈보다 수 배에서 수십 배 이상 등의 큰 발전을 기대할 수 있다. 물에서 얻는 회전력은 대단히 커 외부용으로도 발전이 무난하다. 물은 공기에 비해 질량이 단위 부피당 1,000배(천 배) 커서 물에서의 발전은 상당히 유용하다.
물의 흐름은 물의 운동에너지 1/2mv²를 이용한 것으로 상당히 큰 발전이 가능하다. 특히 유속이 빠를수록 에너지가 크며 그 운동에너지는 속도의 3승배에 해당하는 에너지를 가진다. 즉 1m/s²에너지 보다 2m/s²는 2³=8로서 1m/s²에너지 보다 2m/s²는 8배의 큰 에너지를 가진다. 그러므로 물살이 다소 센 곳이나, 폭포에서 본 발명을 통한 발전을 한다면 파이프터빈의 길이를 작게 할 수 있어 가벼운 장비로 충분한 발전이 가능하다.
(제4 실시예)
이제, 도 12 내지 도 15를 참조하여, 본 발명의 제4 실시예에 따른 휴대용 파이프 터빈 발전장치를 설명한다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 관한 휴대용 파이프터빈 발전장치의 선단 스크류 파이프터빈의 사시도이고, 도 13은 도 12의 스크류 파이프터빈의 정면도이고, 도 14는 본 발명의 제4 실시예에 관한 휴대용 파이프터빈 발전장치의 말단스크류 파이프터빈의 사시도이며, 도 15는 도 14의 스크류 파이프터빈의 정면도이다.
본 실시예의 휴대용 파이프터빈 발전장치에서의 파이프터빈(80,80')은, 도 12 내지 도 15에서 보는 바와 같이, 터빈날개(81)가 스크류식이라는 점에서만 제1 실시예와 상이하다.
즉, 터빈날개(81)가 길이방향으로 나란하게 직선상이 아니고, 나사나 스크류와 유사하게 길이방향으로 꼬여 있다는 점에서 차이가 있는바, 수류의 방향이나 속도가 위치에 따라서 다소 불규칙한 계곡이나 도랑에서 모든 방향에서의 수류의 흐름을 이용하면서도, 파이프터빈 회전시 진동이나 떨림 없이 원활히 회전하게 할 수 있다는 점에서, 특히 수류의 흐름과 직각방향으로 배치할 수 없는 좁은 수로에서도 수류의 흐름을 촤대한 이용하여 터빈을 회전시킬 수 있다는 장점이 있다.
참고로, 본 실시예의 경우에도, 도 2의 제2 실시예와 유사하게 선단, 중간 및 말단 파이프터빈과 같은 여러 단의 결합 방식을 채용할 수 있는바, 도 12 및 도 13은 볼트(15)와 너트(14)를 모두 갖는 제1 파이프(82)와 스크류식 터빈날개(82)를 갖는 선단 파이프터빈(80)의 도면이고 (중간 파이프터빈도 마찬가지임), 도 14 및 도 15는 볼트(15)는 갖지만 너트(14)는 필요없는 제2 파이프(82')와 스크류식 터빈날개(82)를 갖는 말단 파이프터빈(80')의 도면이다.
(제5 실시예)
계속해서, 도 16 내지 도 17을 참조하여, 본 발명의 제5 실시예에 따른 휴대용 파이프 터빈 발전장치를 설명한다.
도 16은 본 발명의 제5 실시예에 관한 대용량 파이프터빈 발전장치의 수차식 파이프터빈의 사시도이고, 도 17의 (a)는 도 16의 수차식 파이프터빈의 정면도이며, 도 17의 (b) 및 (c)는 각각, 상기 수차식 파이프터빈의 좌우측면도이다.
본 실시예의 휴대용 파이프터빈 발전장치에서의 수차식 파이프터빈(90)은, 도 16 내지 도 17에서 보는 바와 같이, 대형의 터빈날개(91)가 수차식으로 다수개 (6개 이상, 일례로 12개) 라는 점에서만 제1 실시예와 상이하다. 수차식 파이프터빈(90)의 파이프(92)는 제1 실시예의 경우와 거의 동일하다.
본 실시예에서의 수차식 파이프터빈(90)은, 작은 폭포나 단차가 있는 구간에서 수직으로 떨어지는 낙수(落水)를 이용하는 경우에 유리한 방식이다. 또한, 파이프터빈 회전을 수차식 파이프터빈(90)의 저면부 날개로 수면에서 원활하게 회전하게 할 수 있다.
(제6 실시예)
계속해서, 도 18 내지 도 19를 참조하여, 본 발명의 제6 실시예에 따른 휴대용 파이프 터빈 발전장치를 설명한다.
도 18은 본 발명의 제6 실시예에 관한 휴대용 파이프터빈 발전장치의 단차식 파이프터빈의 사시도이고, 도 19의 (a)는 도 18의 단차식 파이프터빈의 정면도이며, 도 19의 (b) 및 (c)는 각각, 상기 단차식 파이프터빈의 좌우측면도이다.
본 실시예의 휴대용 파이프터빈 발전장치에서의 단차식 파이프터빈(40)은, 도 18 내지 도 19에서 보는 바와 같이, 대형의 터빈날개(41)가 다수개 (6개 이상, 일례로 12개) 사용된다는 점에서는 제5 실시예와 유사하나, 선단 파이프터빈(40), 중간 파이프터빈(40') 및 말단 파이프터빈(40") 들이 결합된다는 점에서, 제2 실시예와 유사하다. 다만, 본 실시예에서는, 측면에서 보았을 경우에 터빈날개의 위치가 약간씩 위상차를 갖는다는 점에서, 제2 실시예와 차이점이 존재한다.
역시, 본 실시예의 휴대용 파이프터빈 발전장치에서의 단차식 파이프터빈(40)에 의하면, 파이프터빈 회전시, 방사상 방향으로 날개가 위치하는 방위각이 조금씩 상이하게 되므로, 진동이나 떨림 없이 원활히 회전하게 할 수 있다. 더욱이, 일반 개울이나 강의 유속이 느린 경우에도 (특히 유속이 작은 0.5m/s 등의 저속의 유수(流水)에서도), 여러 개의 파이프터빈이 연결되므로 발전이 가능해 발전할 수 있는 지역이 넓고 광범위하고 다양해져서, 소수력 발전에 유리하다.
(제7 실시예)
마지막으로, 도 20 내지 도 28을 참조하여, 본 발명의 제7 실시예에 따른 휴대용 파이프 터빈 발전장치를 설명한다.
도 20은 본 발명의 제7 실시예에 관한 휴대용 파이프터빈 발전장치의 동작상태 사시도이고, 도 21은 본 발명의 제7 실시예에 관한 휴대용 파이프터빈 발전장치의 고정부의 일 예를 설명하는 도면이며, 도 22는 본 발명의 제7 실시예에 관한 휴대용 파이프터빈 발전장치의 고정부의 다른 예를 설명하는 도면이다.
도 23은 본 발명의 제7 실시예에 관한 휴대용 파이프터빈 발전장치의 실제 제품 사진이고, 도 24는 도 23의 베어링부의 부분 확대 사진이고, 도 25는 도 23의 파이프터빈의 결합상태의 부분 확대 사진이며, 도 26은 도 23의 파이프터빈의 분리상태의 확대 사진이다.
도 27은 본 발명의 제7 실시예에 관한 휴대용 파이프터빈 발전장치의 실제 동작 상태를 보여주는 사진이고, 도 28은 본 발명의 제7 실시예에 관한 휴대용 파이프터빈 발전장치의 실제 동작 상태에서 전압 충전 상태를 보여주는 사진이다.
본 실시예의 휴대용 파이프터빈 발전장치에서의 고정부(50')는, 제1 실시예에서의 삼각대식 지지부(50)의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 도 1의 제1 실시예의 삼각대식 지지방식에 의하면, 터빈이 물살의 힘을 받아서 삼각대를 상방향으로 들어올리게 될 경우에, 삼각대를 넘어뜨리게 되는 경우가 종종 있었는바, 본 제7 실시예에서는, 인장끈(52)이 주변의 지면(62) 상의 바위나 말뚝 혹은 수목에 직접 고정됨으로 인하여, 이상의 제1 실시예에서의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 즉, 도 20에서 보는 바와 같은, 본 제7 실시에의 지지방식은, 삼각대 없이, 고정홀(34, 26)의 일단에 고정된 인장끈(52,52')으로, 직접 계곡이나 폭포의 높은 곳의 양쪽의 바위나 살아있는 나무 등에 단단히 결착하는 방식이다.
물론, 본 제7 실시예에서도, 도 21에서 보는 바와 같이, 지면의 고정위치(55)가 낮을 경우, 중간에 지지대(51b)를 사용가능하나, 이는 어디까지나 베어링 브라켓(30a) 양단의 베어링 고정홀(34)에 일단이 고정된 제1 인장끈(52)이나 발전기 몸체(21) 단부의 브라켓 고정홀(26)에 일단이 고정된 제2 인장끈(52')의 중간 일부가 사용되는 경우이고, 상기 제1 인장끈(52) 및 제2 인장끈(52')의 적어도 하나는 (도 21에서는 제2 인장끈이) 상기 지지대(51b)를 경유하여 말뚝(55)에 단단히 고정되어진다.
참고로, 도 22에서와 같이, 제1 인장끈(52)은, 베어링 고정홀(34)의 일측 홀에만 고정되고, 제2 인장끈(52')은, 발전기 브라켓 고정홀(26)의 일측 홀에만 고정되도록 하여, 이들이 공중에 매달려 있도록 하는 것도 가능하다.
도 23 내지 도 27은, 본 제7 실시예의 휴대용 파이프터빈 발전장치의 실제 제품 사진들이다.
이제, 최종적으로, 본 제7 실시예의 휴대용 파이프터빈 발전장치의 실제 적용 및 동작을 설명한다.
먼저, 도 20과 같이 발전기 몸체(21)를 흐르는 물의 상단으로 높여 발전기 지지 브라켓(25)의 발전기 브라켓 고정홀(26)의 양단으로 제2 인장끈(52')을 묶어 바깥의 외각 나무나 돌에 각각 강한 인장력으로 묶어 고정하고, 같은 방법으로 발전기 몸체(21)의 아랫부분으로 베어링(31)을 고정한 연결파이프(19,19,19")를 파이프터빈(18)의 파이프(12)와 발전기 몸체(21) 사이에 다수개 연결하여, 파이프터빈의 파이프와 발전기 축(22)이 축결합되도록 한다.
이때, 베어링 브라켓(30a)의 베어링부 고정홀(34)의 양단으로 제1 인장끈(52)을 묶어, 외곽 수목이나 바위에 각각 강한 인장력으로 묶어 고정함으로써, 파이프터빈(18)이 강하게 흐르는 물살에 버티게하면서 회전하도록 축 지지한다. 베어링부 고정홀(34)의 양단으로 제1 인장끈(52)이 강하게 고정되면 파이프터빈(18)은 물살이 흐르는 방향으로 밀리나 일정 간격을 둔 베어링(31) 상단의 발전기 몸체(21)의 브라켓 고정홀(26)의 양단으로 인장끈(52)이 강하게 반대 방향의 힘으로 지지하고 있어 견고히 지지된다. 또한 발전기 몸체(21)와 터빈날개(11) 및 베어링(31), 파이프터빈(15)의 하중으로 하단방향으로 무게의 힘을 가하므로 매달린 발전 장치들은 안정적으로 유지된다.
도 20과 같이 외관 수목이나 바위 등의 지지체가 마땅치 않을 경우 도 21과 같이 지지대(11b)와 말뚝(55)으로 견고히 지지할 수 있다.
도 22는 제1 및 제2 인장끈(52,52')을 먼저 상하 평행하게 두 줄로 시설, 고정한 다음, 상기 제2 인장끈(52')에 발전기 지지 브라켓(25)의 발전기 브라켓 고정홀(26)의 양단을 고정, 회전 모멘트를 감당하게 하고, 상기 제1 인장끈(52)에 배어링 브라켓(12b)의 베어링부 고정홀(34)의 양단을 고정하여 지지하므로 강하게 흐르는 물살로 파이프터빈(18)이 물살 흐르는 방향으로 밀리나, 일정 간격을 둔 베어링(31) 상단의 발전기가 발전기 몸체(21)의 브라켓 고정홀(26)의 양단으로 인장끈(52)에 고정되어 강하게 반대 방향의 힘으로 지지하고 있어 견고히 지지된다. 도 22와 같은 방법으로는, 발전기 몸체(21)와 터빈날개(11) 및 베어링(31), 파이프터빈(18)으로 구성된 일체 세트로 하여 그 세트를 1개 또는 다수 개로, 상하 평행하게 시설된 두 줄 인장끈(52,52')에 나란히 옆으로 많이 설치 및 발전할 수 있어 동시에 많은 발전도 가능하다.
미설명부호 (16)은 터빈날개(11)와 파이프(12) 간의 고정을 더욱 확실하게 하면서 또한 터빈날개에 부딪히는 물이 파이프 쪽으로 세차게 흘러나와 베어링으로 튀거나 월류하는 것을 방지하는 물막이용의 플랜지이다.
이제, 도 27 및 도 28을 참조하면, 본 발명의 휴대용 파이프터빈 발전장치(100)의 실제 동작 상태 및 전압 측정 상태를 보여주고 있다. 상술한 같이, 휴대용 파이프터빈 발전장치(100)의 발전기부(20)에 전선(28)을 통하여 인버터(200)로 연결하고, 그 상태에서 미터기(300)를 통하여 입력되는 전압을 측정하고 있음을 알 수 있다.
이와같이 본 발명에 의하면, 무엇보다도, 분해시에 거의 모두가 파이프 형태로 존재하므로, 분리해서 가방 등에 넣어 보관 및 이동이 편리하다는 특장점을 갖는다. 이는 개인 생활 등에 전력을 공급하는 도움이 되고 친환경에너지 발전에 유용하게 사용될 수 있다.
100 : 본 발명의 휴대용 파이프터빈 발전장치
10 : 파이프터빈 (제1 ~ 제3 실시예)(도 1 ~ 도 10 참조)
11 : 터빈날개
12 : 파이프
13 : 용접부
14 : 너트
15 : 볼트
16 : 플랜지
18 : 선단 파이프터빈
18' : 중간 파이프터빈
18" : 말단 파이프터빈
19 : 연결파이프
19' : 연결파이프 (베어링부와 결합)
19" : 연결파이프 (발전기부와 결합)
20 : 발전기부
21 : 발전기 몸체
22 : 발전기 축
23 : 발전기 축 결합볼트
23a : 나사부
24 : 발전기 축 로크너트
25 : 발전기 지지 브라켓
26 : 발전기 브라켓 고정홀
27 : 고정볼트
28 : 발전기 전선
30 : 베어링부
30a : 베어링 브라켓
31 : 베어링
32 : 슬리브
33 : 용접부
34 : 베어링부 고정홀
40 : 단차식 파이프터빈 (제6 실시예)(도 18 참조)
41 : 단차식 파이프터빈의 터빈날개
42 : 단차식 파이프터빈의 파이프
50 : 지지부
50' : 고정부
51 : 삼각대
51b : 지지대
52 : 제1 인장끈
52' : 제2 인장끈
53 : 고정끈
54 : 중량체
55 : 말뚝
56 : 와이어 결착부
60 : 유수지
61 ; 유수 흐름방향
62 : 지면
63 : 파이프 회전방향
70 : 회전체 (도 11 참조)
71 : 오목부
72 : 볼록부
73 : 작은 항력
74 : 큰 항력
80 : 스크류식 선단 파이프터빈 (제4 실시예)(도 12 참조)
80' : 스크류식 말단 파이프터빈 (제4 실시예)(도 14 참조)
81 : 스크류식 파이프터빈의 터빈날개
82 : 스크류식 파이프터빈의 제1 파이프
82' : 스크류식 파이프터빈의 제2 파이프
90 : 수차식 파이프터빈 (제5 실시예)(도 16 참조)
91 : 수차식 파이프터빈의 터빈날개
92 : 수차식 파이프터빈의 파이프
200 : 인버터
300 : 미터기

Claims (11)

  1. 파이프(12) 외측 방사상 방향으로 복수개의 터빈날개가 형성되어 이루어지는 파이프터빈(10);
    상기 파이프터빈(10)의 회전력을 전달받아 전력을 생산하는 발전기부(20);
    상기 파이프터빈(10)의 파이프(12)와 상기 발전기부(20)의 발전기 축(22)을 연결하는 상호 결합 및 분리가 가능한 복수개의 연결파이프(19,19',19");
    상기 복수개의 연결파이프 중에서 중간 연결파이프(19')와 축수 결합되는 베어링부(30); 및
    상기 발전기부(20)와 베어링부(30)를 지지하는 지지부(50);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 파이프터빈 발전장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 연결파이프(19,19',19") 간의 결합은 물론, 상기 파이프터빈(10)의 파이프(12)와 연결파이프(19)의 결합 및 상기 발전기부(20)의 발전기 축(22)과 연결파이프(19")의 결합은, 나사 결합 방식으로 상호 결합 및 분리가 가능한 것을 특징으로 하는 휴대용 파이프터빈 발전장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 파이프터빈(10)은, 연결파이프에 결합되는 선단 파이프터빈(18)과, 상기 선단 파이프터빈(18)에 결합되는 중간 파이프터빈(18')과, 상기 중간 파이프터빈(18')에 결합되는 말단 파이프터빈(18")으로 결합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대용 파이프터빈 발전장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 발전기부(20)는, 발전기몸체(21)에 고정볼트(27)에 의해 발전기 지지 브라켓(25)이 결합되어 있으며, 발전기 지지 브라켓(25)에는 발전기를 와이어에 의해 고정하기 위한 고정홀(26)이 구비되어 있어, 상기 고정홀(26)을 인장끈으로 지지부(50)에 고정함으로서, 발전기부를 지지하게 되는 것을 특징으로 하는 휴대용 파이프터빈 발전장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간 연결파이프(19')의 외표면에는 슬리브(32)가 감합 고정결합되어지고, 상기 슬리브(32)의 외주에는 상기 베어링부(30)의 베어링 브라켓(30a)이 회동가능하게 축수 결합되며, 상기 베어링 브라켓(30a)에 구비된 베어링부 고정홀(34)에 고정 와이어가 연결되어, 결국 베어링부가 지지되면서 상기 베어링부(30)에 상기 중간 연결파이프(19')가 축수 결합되어지는 것을 특징으로 하는 휴대용 파이프터빈 발전장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 베어링부(30)에 대한 제1 지지부(50)는, 상기 베어링부(30) 근처에 설치되는 삼각대(51), 상기 삼각대(51)와 베어링부 고정홀(34)을 연결하면서 상기 베어링부(30)를 지면(62)에 고정하는 고정끈(53)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대용 파이프터빈 발전장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 터빈날개는 스크류와 같이 길이방향으로 꼬여 있는 것을 특징으로 하는 휴대용 파이프터빈 발전장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 터빈날개는 수차식인 것을 특징으로 하는 휴대용 파이프터빈 발전장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 베어링부(30)를 주변의 지면(62) 상의 바위나 말뚝 혹은 수목에 직접 고정하는 제1 인장끈(52)과,
    상기 발전기부(20)를 주변의 지면(62) 상의 바위나 말뚝 혹은 수목에 직접 고정하는 제2 인장끈(52')을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 파이프터빈 발전장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수개의 터빈날개는 동일 방향으로 굴곡진 형태인 것을 특징으로 하는 휴대용 파이프터빈 발전장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수개의 터빈날개는 동일 방향으로 고정된 반실린더형인 것을 특징으로 하는 휴대용 파이프터빈 발전장치.
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