WO2016129836A1 - 하천용 수력 발전장치 - Google Patents

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    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the present invention relates to a hydroelectric power generation device for rivers, and more particularly, to generate electric power to the rotating turbine by inducing the flow rate of water into the turbine apparatus in the state installed to submerge in the water of the stream or dam flowing water,
  • the present invention relates to a hydroelectric power generation apparatus for rivers that can be installed in various places such as utilization of environmentally friendly energy and places with low drop-offs by adjusting the amount of inflowed water, and can be miniaturized, enlarged and diversified as necessary.
  • electric power production methods include thermal power generation, nuclear power generation, hydroelectric generation, solar power generation, wind power generation, tidal power generation, and the like. That is, thermal power generation and nuclear power generation generate electricity by rotating a turbine in a generator with steam generated by heat, and hydroelectric generation generates electricity by rotating a turbine by a drop of water stored in a dam.
  • thermal power generation uses fossil fuels such as coal or petroleum as an energy source, but the construction cost of the power plant is relatively inexpensive, but the reserves of fossil fuels, etc. are limited, gradually depleting and polluting the environment. .
  • nuclear power generation uses a large amount of heat generated when nuclear fission, such as uranium, as nuclear energy, as a power source, but a large power generation capacity, there is a serious problem of environmental pollution by radiation.
  • the conventional hydroelectric generator uses a terrain of high drop, and thus requires a huge civil structure in order to use the geographic environment or to obtain a drop of a high dam.
  • Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2010-0104694 (published on September 20, 2010), which can be used at low drop and gentle flow rate, rotates according to the low drop and water flow rate between support members installed on the ground.
  • As a form of power generation by installing the whole good power generation is expected, but the installation place is limited to the ground, and there is a disadvantage in lack of practicality.
  • Korean Utility Model Registration No. 20-0329785 (registered on October 1, 2003) installs a number of aberrations in a floating structure to submerge less than half of the aberrations in water for power generation. It is relatively inefficient due to its low structure.
  • Republic of Korea Utility Model Registration No. 20-0415733 (registered May 1, 2006) is a development method of floating floats on both sides and installing aberrations between them, which is expected to reduce facility costs and improve efficiency efficiently. In terms of stability and practicality, there are many unstable factors because the structural coupling technique of the floating body and aberration is not detailed.
  • Republic of Korea Utility Model Registration No. 20-0415748 (registered May 1, 2006) is a technology that installs aberrations in a floating barge-type structure to generate power by generating aberrations at the bottom of the water surface.
  • the hydroelectric generator of the type which installs aberrations in the floating type structure up to now has many shortcomings in terms of practicality and efficiency such as facility cost of the floating body and power loss caused by the floating body.
  • the stream of the present invention includes a very narrow or relatively wide stream in which water flows naturally, and a flow rate such as a channel formed so that the water flows artificially and includes a range in which water flows.
  • Patent Document 1 Korean Patent Publication No. 10-2010-0104694 (published Sep. 20, 2010)
  • Patent Document 2 Document 2. Republic of Korea Utility Model Registration No. 20-0329785 (registered on October 1, 2003)
  • Patent Document 3 Korean Utility Model Registration No. 20-0415733 (registered May 1, 2006)
  • Patent Document 4 Document 4. Republic of Korea Utility Model Registration No. 20-0415748 (registered May 1, 2006)
  • the present invention has been devised to solve the above-mentioned drawbacks, and the problem of the present invention is to install a hydro turbine in a river of low drop, where the drop of water is relatively small, and to rotate the turbine in the state submerged in the water.
  • the purpose of the present invention is to provide a hydroelectric power generation apparatus utilizing the same.
  • Another object of the present invention is to provide a river bottom, and installed at a position protruding from the river bottom to a certain height to be installed in various numbers or widths according to the width of the river.
  • Still another object of the present invention is to provide an amount of water required for power generation by controlling the flow rate and amount of water so that efficient power generation is achieved.
  • Another object of the present invention is to adjust the flow rate and pressure applied to the turbine and the blade by adjusting the amount of water to increase the angular velocity to maximize the rotational energy to achieve high efficiency power generation.
  • the flow rate and the moving direction of the turbine and the blade is to achieve a high efficiency and to achieve high-efficiency power generation.
  • Another object of the present invention is to control the number and radius of the blades of the turbine to increase the angular velocity at the same flow rate to achieve high efficiency power generation.
  • Another problem of the present invention is to generate a high-speed head at a predetermined interval between the blade tip and the power generation guide to generate the same pressure on a plurality of blades to generate a rotational force corresponding to the number of blades on the rotating shaft to achieve high efficiency power generation.
  • the purpose is to make.
  • Another object of the present invention relates to a turbine outlet, the purpose of which is to achieve high efficiency power generation by allowing the flow rate to be easily discharged from the turbine so that the flow rate and water pressure discharged from the drainage space is greater than or equal to the flow rate and water pressure outside the turbine. It is done.
  • the present invention is installed between the height adjustment guide installed at a predetermined interval to the upper side of the concrete base, and the guide guide is connected to the front and rear to the height adjustment guide, and the flow rate guide to form a blade guide at the tip of the flow guide of the upper side
  • a turbine installed in the lower guide, the flow guide lower guide as a turbine shaft and forming a blade groove in an outer diameter, a blade connected to a fixed shaft penetrating the turbine from the blade groove and extending at a flow rate to rotate the turbine, and the flow rate
  • the hydro-electric power generation apparatus for rivers which is installed between the guide guides connected to the height adjustment guide from the upper side of the guide lower guide, and the flow guide top guide having a power guide for moving the blades to the outer diameter of the turbine
  • the power generation guide portion moves in a state where the blades are unfolded at a predetermined distance from the outer diameter of the turbine, and generates a torque head by the air gap at a predetermined interval between the power generation guide portion and the end of the blade to give the turbine a torque and each blade in the internal space of the power generation guide
  • the same flow rate and pressure are generated at the same time, and the flow rate of water and the direction of movement of the blade are matched to rotate the turbine to obtain efficiency and install power generation.
  • the flow rate and the water pressure discharged from the drainage space passing through the power generation guide portion is greater than or equal to the flow rate and the water pressure generated in the flow rate guide lower guide and the flow rate guide upper guide outside the turbine so that the flow rate is easily installed in the turbine will be.
  • the present invention has the effect of providing a hydroelectric generator utilizing eco-friendly energy by installing the turbine in the state of submerged in the water drop is relatively small drop of water to rotate the turbine through the flow rate in the state.
  • the present invention is installed at a location protruding at a certain height from the river floor and the river floor, the height of the installation can be adjusted, and installed in various numbers or widths according to the width of the river to provide an effect of making efficient power generation will be.
  • the present invention adjusts the flow rate and amount of water through the control gate to supply the amount of water required for power generation, and the rigidity of maintaining the load applied to the blade by the flow rate while the blade is expanded or folded by the flow rate in the rotating turbine It is to provide the effect of reinforcing effect and efficient development.
  • the present invention is to provide the effect of generating high efficiency power generation by maximizing the rotational energy by increasing the angular velocity of the turbine by adjusting the flow rate and pressure applied to the turbine and the blade by adjusting the amount of water by adjusting the angle of the control gate. .
  • the present invention is to provide the effect that the flow rate of the water in the river and the moving direction of the turbine and the blade is matched to obtain high efficiency and high efficiency power generation.
  • the present invention is to provide an effect to increase the angular velocity at the same flow rate by adjusting the blade number and radius of the turbine to achieve high efficiency power generation.
  • the present invention generates a velocity head by the air gap at a predetermined interval between the blade tip and the power generation guide to generate the same pressure on the plurality of blades to generate a rotational force corresponding to the number of blades on the rotating shaft of the rotating turbine to achieve high efficiency power generation To provide the effect.
  • the present invention relates to a turbine outlet, so that the flow rate and water pressure discharged from the drain space is greater than or equal to the flow rate and water pressure generated in the flow guide lower guide and the flow guide upper guide outside the turbine so that the flow rate is easily discharged from the turbine, It is to provide the effect that this is done.
  • FIG. 1 is a perspective view of an installation state showing a preferred embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a front view showing the installation state of the present invention
  • FIG. 3 is a plan view showing the installation state of the present invention
  • Figure 4 is a side view showing the installation state of the present invention
  • FIG. 6 is a front view of a bladeless turbine of the present invention.
  • Figure 7 is an enlarged front view of the main portion of the blade folded state of the present invention
  • FIG. 8 is an enlarged front view of the main portion of the blade of the present invention in an unfolded state
  • FIG. 9 is a side cross-sectional view of the coupling state of the turbine and the blade of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view of a coupled state of the turbine and the blade of the present invention.
  • Figure 11 is a front view showing a state in which the present invention installed on the river floor
  • FIG. 1 is a perspective view showing an installation state showing a preferred embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a front view showing an installation state of the present invention
  • Figure 3 is a plan view showing an installation state of the present invention
  • Figure 4 is an installation state of the present invention The side view shown is shown.
  • the height adjustment guide ( Guide guides 70 are installed on both sides of the upper side 61 and 62 so as to maintain a constant height from the bottom.
  • the guide guide 70 is to install the flow rate guide lower guide 30 and the flow rate guide upper guide 40.
  • Turbine shaft 11 having a plurality of blades (10) installed in the upper center of the flow guide lower guide (30) is rotated at regular intervals to the outer diameter, which is naturally expanded or folded by the flow rate of water by the turbine shaft (11) Install to rotate.
  • a flow rate guide upper guide 40 to guide the flow of water.
  • control gate 50 for controlling the flow rate and the flow rate of water flowing into the turbine (10).
  • the front of the flow rate guide lower guide 30 is connected to the lower linking shaft 35 to the height adjustment guide 61, and the rear of the flow rate guide lower guide 30 is connected to the lower linking shaft 35a to the height adjustment guide 62. ) Is installed to adjust the height from the concrete base (60).
  • the lower flow rate guide lower guide 30 forms a lower guide portion 31 formed in a streamlined shape so that water flows normally to the lower side, and a flow rate guide portion 32 is formed in a streamlined shape in the upper front.
  • the blade guide portion 33 is installed in an arc at the right end of the flow rate guide portion 32 so that the turbine 10 rotates and the blade 20 is folded, and the drain guide space is located at the right end of the blade guide portion 33.
  • the lower drain portion 34 is formed to be widened toward the horizontal state or the outlet so that the 45 is formed.
  • the drainage space 45 is formed to be equal to or wider than the interval between the turbine 10 and the power generation guide 41, and is installed so that the flow rate is easily discharged because the discharged flow rate and water pressure is greater than or equal to the external flow rate and water pressure. It is.
  • the flow rate guide upper guide 40 is formed in the shape of a power generation guide 41 to the front to the control gate 50 is connected to the gate rotation shaft 54 and the water flows to the lower side to rotate the blade 20,
  • An upper drain 42 in a horizontal state is formed at a right end of the power generation guide 41 so as to form a drainage space 45, and a guide upper guide of a streamlined shape is upward from a right end of the control gate 50.
  • the power generation guide 41 maintains the same interval from the position where the blade 20 is unfolded to the position where the water is discharged, so that a gap is formed between the power generation guide 41 at the tip of the blade 20. At least two to five blades 20 are positioned in the power generation guide part 41 so as to generate high efficiency.
  • the lower drain 34 and the upper drain 42 are formed to be relatively long so that the flow rate and water pressure discharged to the drainage space 45 are greater than or equal to the external flow rate and water pressure so that the flow rate is easily discharged to the outside. will be.
  • a portion of the control gate 50 is connected to the turbine shaft 11 by the gate control cylinder 52 protruding from the cylinder shaft 53 to which the gate shaft 51 is connected to adjust the opening and closing angle of the control gate 50. It is installed to adjust the amount of water supplied to the turbine 10 by adjusting.
  • the turbine shaft 11 is connected to a reduction gear or a power generation device to provide a rotational force of the turbine 10 to generate power.
  • the turbine 10 and the lower flow rate guide lower guide 30 and the lower flow rate guide upper guide 40 can be installed in plurality according to the width of the river, it is possible to install continuously in accordance with the water flow direction of the river It is preferable to install so as to submerge in water.
  • Figure 5 is an enlarged view of the installation state of the main part of the present invention
  • Figure 6 is a front view of the bladeless turbine of the present invention
  • Figure 7 is an enlarged front view of the main portion of the blade folded state of the present invention
  • Figure 8 9 is an enlarged front view of the main portion of the blade of the present invention in an unfolded state
  • FIG. 9 is a side cross-sectional view of the coupled state of the turbine and the blade of the present invention
  • FIG. 10 is a perspective view of the coupled state of the turbine and the blade of the present invention.
  • the turbine 10 is formed in a circular shape and forms a blade groove 12 which allows the blade 20 to be folded at a predetermined angle without being caught while being folded at regular intervals, and a corner portion is rounded at one side of the blade groove 12.
  • a rigid reinforcement groove 13 of the " ⁇ " form is formed,
  • the blade 20 is rotatably coupled
  • the fixed shaft 21 is coupled to the turbine cover 16 installed on both sides of the turbine 10 and connected to the fixed bushing 15, and the flow bushing 22 is coupled to the outer diameter of the fixed shaft 21.
  • the blade 20 is installed to rotate, and the rigid reinforcement groove 13 is formed to provide a coupling state that is consistent with the reinforcement 23 and the rear and the lower side when the blade 20 is erected.
  • the fixed bushing 15 and the flow bushing 22 may be applied in a compact case, and a bearing may be used for the fixed shaft 21 in place of the fixed bushing 15 and the flow bushing 22.
  • the turbine 10 is narrowly formed so that the blade 20 is folded and rotated in the blade guide portion 33, the power generation guide portion 41 is formed wide and the blade 20 is unfolded by the incoming water is rotated It is installed to lose.
  • the blade 20 protrudes vertically from the reinforcement part 23 and is connected to be streamlined upward from the tip, and is protruded vertically to coincide with the blade groove 12 after being connected in a round shape to the reinforcement part 23. It is formed to be inclined downward from the tip of the blade groove 12, the outer tip is protruded to the outside of the blade groove 12 in the folded state to rotate to expand by the flow rate or to be caught by the blade guide 33 to be folded To install.
  • the width, height and size of the blade 20 can be installed in various ways depending on the flow rate and the amount of power generated in the river and the installation location.
  • the power generation guide portion 41 from the position where the blade 20 is unfolded to the position where water is discharged is maintained at the same interval, and the gap having a predetermined interval between the power generation guide portion 41 at the tip of the blade 20. It is installed to generate the same pressure on the plurality of blades 20 to make the speed head through.
  • FIG. 11 is a front view showing a state in which the present invention is installed on the bottom of the river, the flow guide lower guide 30 is a stream in a form that is fixed to the lower guide lower guide portion 31 in contact with the concrete base 60 Install on the floor; It is installed to adjust the height from the height adjustment guide (61, 62) to the lower connecting shaft (35, 35a) to take advantage of the water pressure generated from the bottom surface, the remaining components are shown in Figures 1 to 9 The same configuration is installed to produce power.
  • the concrete guide 60 is installed on the bottom of the river guides installed on the lower connecting shaft (35, 35a) after installing the height adjustment guides (61, 62) at regular intervals
  • the lower flow rate guide lower guide 30 is installed between the 70 and the blade guide portion 33 of the lower flow rate guide lower guide 30 is rotatably installed by the turbine shaft 11,
  • the height adjustment guide 62 is to install the flow rate guide upper guide 40 between the guide guide 70 installed using the upper connecting shaft 44.
  • the installation height of the flow rate guide lower guide 30 and the flow rate guide upper guide 40 can be installed in various ways depending on the state of the river, the location of installing a plurality of in series in series depending on the width of the river, the site situation It is possible to install variously according to.
  • the water is guided to the front and the upper side of the turbine 10 along the streamline shape according to the flow rate guide portion 32 of the flow rate guide lower guide 30 in the state of being installed in the river, the flow guide upper guide 40
  • the control gate 50 installed in front of the to guide and guide the amount of water supplied to the turbine (10).
  • the blade 20 Since the blade 20 is rotatably installed through the bushing 22 in a state in which the blade 20 is installed inside the blade groove 12 through the fixed shaft 21, the blade 20 rotates according to the flow rate and is erected inside the power generation guide 41. To provide a state, a power source for moving the blade 20 with the flow rate of the river is generated to provide a rotational power source for continuously rotating the turbine (10).
  • the reinforcement portion 23 and the rigid reinforcement groove 12 provides a state in which the corner portion is rounded to match the " ⁇ " type, the reinforcement portion 23 is By providing a state in two directions, such as the rear and the inner diameter direction of the rigid reinforcement groove 12 provides a rigid reinforcement effect that can provide a stable rotational force even when the load provided due to the flow velocity on the blade 20 is applied. It is.
  • the width and height of the blade 20 can be applied in various ways, and installed so as to be rotatable through the bushing 22 in the state of being installed on the fixed shaft 21 at the outer diameter of the turbine 10, the blade 20 In the case of widening the width), the load is uniformly distributed in the wide width of the reinforcement part 23 and the wide width of the rigid reinforcement groove 13, so that the blade 20 and the turbine 10 are not overwhelmed. It can be developed.
  • the blade 20 and the turbine 10 is a phenomenon that appears to vary in efficiency depending on the material, it is preferable to use a relatively light and strong metal material.
  • the blade 20 is unfolded at a flow rate while passing through the arc shape of the power generation guide 41 to provide a power source that the turbine 10 rotates, and when passing through the power generation guide 41, the blade guide ( 33) while one part is caught in the rotational direction of the blade 20 is naturally folded to pass through the blade guide 33 in a state of being folded in the blade groove 12 and rotates together with the turbine 10 so that power is not consumed. It is.
  • the flow rate of the water and the moving direction of the blade 20 is matched to rotate the turbine 10 to obtain a high efficiency to achieve high efficiency power generation
  • the head of the blade 20 is formed between the tip of the power generation guide 41 and the power head by a predetermined interval to generate the same pressure to the blade 20 receiving the hydraulic pressure in the unfolded state inside the power generation guide 41 and the blade 2 to 5 are rotated in the unfolded state of the power generation guide 41 to generate a rotational force corresponding to the number of blades 20 unfolded on the turbine shaft 11 so that power generation with high efficiency is achieved.
  • the power generation guide 41 is moved to the unfolded state of the blade 20 at a predetermined interval and the outer diameter of the turbine 10, the power generation guide 41 and the blade 20 Since it maintains a constant distance between the ends of the) to create a speed head to give the turbine 10 a rotational force and to provide the same flow rate and pressure to each blade 20 in the internal space of the power generation guide 41 one blade (20)
  • the three blades 20 are rotated inside the power generation guide 41 through a flow rate and a flow rate applied to the blade), three times stronger rotational force is provided than in the prior art to provide high efficiency power generation. .
  • the water passing through the power generation guide portion 41 passes through the drainage space 45 between the lower drainage portion 34 and the upper drainage portion 42 and then exits, and the lower drainage portion 34 and the upper drainage portion.
  • the portion 42 is formed to be relatively long so that the water flowing through the blade 20 flows in a straight line even after the water is bent, and the water exiting the drainage space 45 is greater than or equal to the external flow rate and the water pressure to the outside. It is easy to get out.
  • the drainage space 45 may adjust the height according to the installation position of the flow rate guide lower guide 30 and the flow rate guide upper guide 40, the turbine 10 installed to be submerged in the water is the fastest flow rate and The water pressure can be used to improve the efficiency.
  • the lower flow rate guide 30 guides the water to be normally supplied to the turbine 10 direction through the flow rate guide part 32, and the lower guide part 31 guides the flow rate of water flowing upward of the concrete base 60. It will guide you to move normally without this effect.
  • the flow rate guide upper guide 40 guides the flow rate of the water flowing upward while the guide upper guide portion 43 is submerged in the water to move normally, and the control gate 50 is supplied to the turbine 10. It is to control the amount and flow rate of water.
  • the control gate 50 is driven by the gate control cylinder 52 installed on the turbine shaft 11 to move the cylinder shaft 53 forward and backward to adjust the position of the gate shaft 51 of the control gate 50.
  • the rotational movement angle is controlled based on the gate rotation axis 54 and the turbine 10 controls the amount and flow rate of the water by increasing the amount of water in the case of rising and decreasing the amount of water in the case of the falling. It's about adjusting to develop.
  • One end of the turbine shaft 11 can be supplied to the desired place to supply the power generated by installing a gear to the desired place, or to generate electricity after connecting the power generator.
  • the present invention when installed so as to match the concrete base 60, by using the flow rate flowing through the river floor to generate power, the upper height and flow rate of the concrete base 60
  • the front height of the guide part 32 is matched to allow the flow rate to enter the turbine 10 as it is
  • the control gate 50 installed in front of the flow guide upper guide 40 is the gate control cylinder 52 and the cylinder shaft Since the inclination angle is controlled according to the control of 53, the amount of water entering the turbine 10 can be adjusted, so the inclination angle of the control gate 50 is adjusted according to the flow rate, so that the flow rate is increased by increasing the inflow of water. And to improve the pressure to provide the optimum flow rate and pressure for power generation to achieve high efficiency power generation.
  • the present invention is very useful to efficiently produce electric power using eco-friendly energy by installing a turbine that generates power by adjusting the amount of water supplied from the control gate after installing the flow rate so as not to be influenced by the width and depth of the river. It is to provide an invention.

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Abstract

본 발명은 하천용 수력 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물이 흐르는 하천 또는 댐의 물속에 잠수하도록 설치한 상태에서 물의 유속을 터빈장치의 내부로 유도하여 회전하는 터빈으로 전력을 생산하며, 유입되는 물의 양을 조절함으로써 친환경 에너지의 활용과 낙차가 적은 장소와 같이 다양한 장소에 설치하고, 필요에 따라 크기를 소형화, 대형화 및 다양화 할 수 있도록 하는 하천용 수력 발전장치에 관한 것이다.

Description

하천용 수력 발전장치
본 발명은 하천용 수력 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물이 흐르는 하천 또는 댐의 물속에 잠수하도록 설치한 상태에서 물의 유속을 터빈장치의 내부로 유도하여 회전하는 터빈으로 전력을 생산하며, 유입되는 물의 양을 조절함으로써 친환경 에너지의 활용과 낙차가 적은 장소와 같이 다양한 장소에 설치하고, 필요에 따라 크기를 소형화, 대형화 및 다양화할 수 있도록 하는 하천용 수력 발전장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전력의 생산 방법은, 화력 발전, 원자력 발전, 수력 발전, 태양열 발전, 풍력 발전, 조력 발전 등이 있다. 즉, 화력 발전 및 원자력 발전은 열에 의해 발생된 증기로 발전기 내의 터빈(turbine)을 회전시켜 전기를 발생하는 것이고, 수력 발전은 댐에 저수된 물의 낙차에 의해 터빈을 회전시켜 전기를 발생하는 것이다.
그러나, 화력 발전은 석탄 또는 석유 등의 화석연료를 에너지원(energy source)로 사용하는 것으로 발전소의 건설비가 상대적으로 저렴하나 화석연료 등의 매장량이 한계가 있어 점차 고갈되며 환경을 오염시키는 문제점이 있다.
또한, 원자력 발전은 우라늄 등의 방사능 물질을 핵분열시킬 때 발생되는 막대한 양의 열을 에너지원으로 사용하는 것으로 발전 용량이 크나, 방사능에 의한 환경 오염이 심각한 문제점이 있다.
따라서, 오래전부터 환경 오염을 방지하면서도 발전할 수 있는 수력발전 및 그 이용에 대한 실질적인 장치의 개발을 위한 연구와 노력이 이루어져 왔다.
그러나 종래의 수력발전장치는 고낙차의 지형을 이용하므로 지리적 환경을 이용하거나, 높은 댐의 낙차를 얻기 위하여 막대한 토목 구조를 필요로 하였다.
이러한 고낙차의 구조적 장벽으로 인하여 발전소의 상류와 하류는 생태적으로 연결이 차단되는 현상을 피할 수 없으며, 종래의 수력발전은 대체로 경사면이 있는 산간 지역에 위치하여 수급자가 몰려있는 도심지와는 먼 거리여서 전기의 수송 시설 비용이 많이 소요된다.
이에 저낙차 및 완만한 유속에서 사용할 수 있도록 개시된 대한민국공개특허 제10-2010-0104694호(2010. 09. 20. 공개)은 지면에 설치되는 지지부재 사이에 저낙차 및 물의 유속에 따라 회전하는 회전체를 설치하여 발전을 하는 형태로써, 효율이 좋은 발전이 예상되나, 설치장소가 지면에 한정되어 실용성이 부족한 단점이 있다.
한편, 저낙차 및 완만한 유속에서 사용할 수 있는 부유식 수력발전장치는 여러 종류가 시도되고 있으나 다음과 같은 문제로 실제 사용에는 제한적이다.
대한민국 등록실용신안 제20-0329785호(2003.10.01. 등록)는 부유하는 구조물에 다수의 수차를 설치하여 수차의 절반 이하를 물에 잠수시켜 발전을 하는 형태로써, 부유시설에 비하여 수차의 효율이 상대적으로 낮을 수밖에 없는 구조로 비효율적이다.
대한민국 등록실용신안 제20-0415733호(2006.05.01. 등록)는 부유체를 양편에 띄우고 그 사이에 수차를 설치하는 구조의 발전방식으로 시설비용을 상대적으로 줄이고 효율 좋은 발전이 예상되나, 구조적인 안정성이나 실현성의 측면에서 부유체의 고정 및 수차와의 구조적 결합 기술이 상세히 제시되지 못하여 불안정한 요소가 많다.
대한민국 등록실용신안 제20-0415748호(2006.05.01. 등록)는 부유하는 바지선 형태의 구조물에 수차를 설치하여 수면 밑 부분의 수차가 동력을 발생하여 발전하는 형태의 기술로써 부유 바지선의 시설은 안정되어 보이나, 바지선의 고정 및 저유량의 장소에 부적합한 면이 있다.
이와 같이 현재까지의 부유형태의 구조물에 수차를 설치하는 형태의 수력발전장치는 부유체의 시설비용과 부유체에 의한 동력손실 등 실용성과 효율 면에서 부족한 점이 많다고 볼 수 있다.
근래에는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 많은 수력 및 조력발전 시설이 등장하고 있다. 발전에너지의 원가절약을 위하여 인공 저수지를 마련하여 낙차를 이용한 수력발전설비가 많이 생긴 것은 이러한 이유라 할 수 있다.
특히, 완만한 경사지형의 하천은 서서히 흐르며, 현재로서는 이를 이용한 발전에 많은 어려움이 있으며, 현재 그러한 발전시설은 효율이 떨어지게 되는 문제점으로 인하여 거의 없는 실정이다.
이에 따라, 낙차가 그지 크기 않은 지형의 완만한 흐름의 물줄기 및 폭을 이용하여 다양한 환경 변화에도 적절하게 사용할 수 있는 저낙차를 이용한 수력발전장치에 관한 연구개발이 요구되고 있다.
본 발명의 하천은 물이 자연적으로 흐르는 아주 좁거나 비교적 넓은 하천과 인공적으로 물이 흐르도록 형성한 수로와 같이 유속이 발생하며 물이 흐르는 범위가 모두 포함되는 것이다.
[선행기술문헌]
(특허문헌 1) 문헌 1. 대한민국공개특허 제10-2010-0104694호(2010.09.20. 공개)
(특허문헌 2) 문헌 2. 대한민국 등록실용신안 제20-0329785호(2003.10.01. 등록)
(특허문헌 3) 문헌 3. 대한민국 등록실용신안 제20-0415733호(2006.05.01. 등록)
(특허문헌 4) 문헌 4. 대한민국 등록실용신안 제20-0415748호(2006.05.01. 등록)
따라서 이러한 종래의 결점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 해결과제는, 물의 낙차가 비교적 작은 저 낙차의 하천에 수력 터빈을 설치하여 주로 물속에 잠수시킨 상태에서 터빈을 회전시키도록 함으로써 친환경 에너지를 활용한 수력 발전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 해결과제는, 하천 바닥과, 하천 바닥으로부터 일정한 높이로 돌출된 위치에 설치되어 하천의 폭에 따라 다양한 개수 또는 폭으로 다양하게 설치되도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 해결과제는, 물의 유속과 양을 조절하여 발전에 필요한 물의 양을 공급하여 효율적인 발전이 이루어지도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 해결과제는, 물의 양을 조절하여 터빈 및 블레이드에 가해지는 유속 및 압력을 조절함으로써 각속도를 높여 회전에너지를 극대화하여 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 해결과제는, 유속과 터빈 및 블레이드의 이동 방향이 일치되어 높은 효율을 얻으며 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 해결과제는, 터빈의 블레이드 수 및 반경을 조절하여 동일 유속에서 각속도를 높여 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 해결과제는, 블레이드 선단과 발전 안내부 사이에 일정 간격에 의한 속도수두를 만들어 다수의 블레이드에 동일 압력을 발생시켜 회전축에 블레이드 수에 상응하는 회전력을 발생시켜 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 해결과제는, 터빈 출구에 관한 것으로 배수 공간에서 방출되는 유속 및 수압이 터빈 밖의 유속 및 수압 보다 크거나 같게하여 유량이 쉽게 터빈에서 방출되게 함으로써 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 콘크리트 베이스의 상측으로 일정한 간격에 설치하는 높이조절 가이드와, 상기 높이조절 가이드에 전방과 후방이 연결되는 안내 가이드의 사이에 설치하며 상측의 유속 안내부 선단에 블레이드 안내부를 형성하는 유속안내 하부 가이드와, 상기 유속안내 하부 가이드에 터빈축으로 설치하며 외경에 블레이드 홈을 형성하는 터빈과, 상기 블레이드 홈에서 터빈을 관통하는 고정축에 연결하며 유속으로 펼쳐지며 터빈을 회전시키는 블레이드와, 상기 유속안내 하부 가이드의 상측에서 높이조절 가이드에 연결한 안내 가이드의 사이에 설치하고 터빈의 외경에 블레이드가 펼쳐지며 이동하는 발전 안내부를 설치한 유속안내 상부 가이드로 이루어지는 하천용 수력 발전장치에 있어서,
상기 발전 안내부는 터빈의 외경과 일정 간격을 갖고 블레이드가 펼쳐진 상태로 이동하며 발전 안내부와 블레이드의 끝단 간에 일정 간격에서 공극에 의한 속도수두를 만들어 터빈에 회전력을 주고 발전 안내부의 내부 공간에서 각 블레이드에 동일 유량과 압력을 발생시키며, 물의 유속과 블레이드의 이동 방향이 일치되어 터빈을 회전시켜 효율을 얻어 발전이 이루어지도록 설치하고,
상기 발전 안내부를 통과하여 배수 공간에서 방출되는 유속 및 수압이 터빈 밖의 유속안내 하부 가이드와 유속안내 상부 가이드에서 발생하는 유속과 수압보다 크거나 같게하여 유량이 쉽게 터빈에서 방출되도록 설치하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명은 물의 낙차가 비교적 작은 저 낙차의 하천에 설치하여 주로 물속에 잠수시킨 상태에서 유속을 통해 터빈을 회전시키도록 함으로써 친환경 에너지를 활용한 수력 발전장치를 제공하는 효과가 있다.
본 발명은 하천 바닥과, 하천 바닥으로부터 일정한 높이로 돌출된 위치에 설치되어 설치 높이의 조절이 가능하고, 하천의 폭에 따라 다양한 개수 또는 폭으로 설치되어 효율 높은 발전이 이루어지도록 하는 효과를 제공하는 것이다.
본 발명은 조절 게이트를 통한 물의 유속과 양을 조절하여 발전에 필요한 물의 양을 공급하고, 회전하는 터빈에서 블레이드가 유속에 의해 펼쳐지거나 접혀지면서 유속에 의해 블레이드에 작용하는 하중을 충분하게 유지하는 강성보강 효과와 효율적인 발전이 이루어지도록 하는 효과를 제공하는 것이다.
본 발명은 조절 게이트의 각도를 조절함에 따른 물의 양을 조절하여 터빈 및 블레이드에 가해지는 유속 및 압력을 조절함으로써 터빈의 각속도를 높여 회전에너지를 극대화하여 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 효과를 제공하는 것이다.
본 발명은 하천에서 물의 유속과 터빈 및 블레이드의 이동 방향이 일치되어 높은 효율을 얻으며 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 효과를 제공하는 것이다.
본 발명은 터빈의 블레이드 수 및 반경을 조절하여 동일 유속에서 각속도를 높여 고효율의 발전이 이루어지도록 효과를 제공하는 것이다.
본 발명은 블레이드 선단과 발전 안내부 사이에서 일정 간격에서 공극에 의한 속도수두를 만들어 다수의 블레이드에 동일 압력을 발생시켜 회전하는 터빈의 회전축에 블레이드 수에 상응하는 회전력을 발생시켜 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 효과를 제공하는 것이다.
본 발명은 터빈 출구에 관한 것으로 배수 공간에서 방출되는 유속 및 수압이 터빈 밖의 유속안내 하부 가이드와 유속안내 상부 가이드에서 발생하는 유속 및 수압 보다 크거나 같게하여 유량이 쉽게 터빈에서 방출되게 함으로써 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 효과를 제공하는 것이다.
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 설치상태 사시도
도 2 는 본 발명의 설치상태를 나타낸 정면도
도 3 은 본 발명의 설치상태를 나타낸 평면도
도 4 는 본 발명의 설치상태를 나타낸 측면도
도 5 는 본 발명의 주요 부분에 대한 설치상태 확대도
도 6 은 본 발명의 블레이드가 없는 터빈의 정면도
도 7 은 본 발명의 블레이드가 접힌 상태의 요부확대 정면도
도 8 은 본 발명의 블레이드가 펼쳐진 상태의 요부확대 정면도
도 9 는 본 발명의 터빈과 블레이드에 대한 결합상태 측면 단면도
도 10 은 본 발명의 터빈과 블레이드에 대한 결합상태 사시도
도 11 은 본 발명을 하천 바닥에 설치한 상태를 나타낸 정면도
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부시킨 도면에 따라서 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 설치상태 사시도이고, 도 2는 본 발명의 설치상태를 나타낸 정면도, 도 3은 본 발명의 설치상태를 나타낸 평면도, 도 4는 본 발명의 설치상태를 나타낸 측면도를 나타낸 것이다.
하천의 바닥에 콘크리트를 이용한 일정한 폭과 높이 및 길이로 이루어지는 콘크리트 베이스(60)를 설치하고, 상기 콘크리트 베이스(60)에 일정한 간격으로 높이조절 가이드(61, 62)를 설치한 후 높이조절 가이드(61, 62)의 상측에 바닥으로부터 일정한 높이를 유지하도록 양쪽으로 안내 가이드(70)를 설치한다.
상기 안내 가이드(70)의 사이에는 유속안내 하부 가이드(30)와 유속안내 상부 가이드(40)를 설치하는 것이다.
상기 유속안내 하부 가이드(30)의 중앙 상측에는 외경으로 일정한 간격에 회전하면서 물의 유속에 의해 자연적으로 펼쳐지거나 접혀지는 블레이드(20)를 다수 개 설치한 터빈(10)이 터빈축(11)에 의해 회전하도록 설치한다.
상기 높이조절 가이드(62)의 상측에는 물의 흐름을 안내하는 유속안내 상부 가이드(40)를 설치한다.
상기 유속안내 상부 가이드(40)의 전방에는 흐르는 물이 터빈(10)으로 유입되는 양 및 유속을 제어하는 조절 게이트(50)를 설치하는 것이다.
상기 높이조절 가이드(61)에는 유속안내 하부 가이드(30)의 전방이 하부 연결축(35)으로 연결되고, 높이조절 가이드(62)에는 유속안내 하부 가이드(30)의 후방이 하부 연결축(35a)으로 연결되며 콘크리트 베이스(60)로부터의 높이를 조절할 수 있도록 설치한다.
상기 유속안내 하부 가이드(30)는 하측이 유선형으로 형성된 가이드 하부 안내부(31)를 형성하여 하측으로 물의 흐름이 정상적으로 이루어지도록 하며, 상측 전방에는 유속 안내부(32)가 유선형으로 형성되고, 상기 유속 안내부(32)의 우측 선단에는 호상으로 블레이드 안내부(33)가 설치되어 터빈(10)이 회전하며 블레이드(20)가 접히도록 설치된 후 상기 블레이드 안내부(33)의 우측 선단에는 배수공간(45)이 형성되도록 수평상태 또는 출구쪽으로 갈수록 넓어지는 형태의 하부 배수부(34)를 형성하는 것이다.
상기 배수공간(45)은 터빈(10)과 발전 안내부(41)의 간격과 같거나 더 넓게 형성하며, 방출되는 유속 및 수압이 외부의 유속 및 수압보다 크거나 같게하여 유량이 쉽게 방출되도록 설치하는 것이다.
상기 유속안내 상부 가이드(40)는 전방에 조절 게이트(50)가 게이트 회전축(54)으로 연결되고 하측으로 물이 유입되어 블레이드(20)를 회전시키는 발전 안내부(41)를 호상으로 형성하며, 상기 발전 안내부(41)의 우측 선단에는 배수공간(45)이 형성되도록 수평상태의 상부 배수부(42)를 형성하고, 상기 조절 게이트(50)의 우측 선단에서 상측으로 유선형의 가이드 상부 안내부(43)를 형성하여 물의 흐름이 정상적으로 이루어지도록 형성하는 것이다.
상기 발전 안내부(41)는 블레이드(20)가 펼쳐지는 위치로부터 물이 방출되는 위치에 이르도록 같은 간격을 유지하며, 블레이드(20) 선단에서 발전 안내부(41)의 사이에 공극이 형성되도록 설치하고, 상기 발전 안내부(41)에는 적어도 2∼5개의 블레이드(20)가 위치하여 고효율이 발생하도록 설치하는 것이다.
상기 하부 배수부(34)와 상부 배수부(42)는 비교적 길게 형성하여 배수공간(45)으로 방출되는 유속 및 수압이 외부의 유속 및 수압보다 크거나 같게하여 유량이 외부로 쉽게 방출되도록 설치하는 것이다.
상기 조절 게이트(50)의 한 부분에는 게이트 축(51)이 연결되는 실린더축(53)이 돌출된 게이트 조절 실린더(52)를 터빈축(11)에 연결하여 조절 게이트(50)의 개폐 각도를 조절하여 터빈(10)으로 공급되는 물의 양을 조절할 수 있도록 설치하는 것이다.
상기 터빈축(11)에는 감속기 또는 발전장치를 연결하여 터빈(10)의 회전력을 제공하여 발전이 이루어지도록 연결하는 것이다.
상기 터빈(10)과 하측의 유속안내 하부 가이드(30) 및 유속안내 상부 가이드(40)는 하천의 폭에 따라 다수 개를 설치할 수 있으며, 하천의 물 흐름 방향에 따라서 연속해서 설치하는 것이 가능하고, 물속에 잠기도록 설치하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 주요 부분에 대한 설치상태 확대도이고, 도 6은 본 발명의 블레이드가 없는 터빈의 정면도, 도 7은 본 발명의 블레이드가 접힌 상태의 요부확대 정면도, 도 8은 본 발명의 블레이드가 펼쳐진 상태의 요부확대 정면도, 도 9는 본 발명의 터빈과 블레이드에 대한 결합상태 측면 단면도, 도 10은 본 발명의 터빈과 블레이드에 대한 결합상태 사시도를 나타낸 것이다.
터빈(10)은 원형으로 이루어지며 일정한 간격에서 블레이드(20)가 접히면서 걸리지 않고 일정한 각도로 접히도록 하는 블레이드 홈(12)을 형성하고, 상기 블레이드 홈(12)의 일측에는 코너부분이 라운드 지게 형성되는 "┛"형태의 강성 보강홈(13)을 형성하는 것이다,
상기 터빈(10)에 형성한 강성 보강홈(13)에는 고정축(21)이 관통된 후 블레이드(20)가 회전 가능하게 결합하되;
상기 터빈(10)의 양쪽으로 설치한 터빈 커버(16)에 고정축(21)이 결합하여 고정 부싱(15)으로 연결되며, 상기 고정축(21)의 외경에는 유동 부싱(22)이 결합하여 블레이드(20)가 회전하도록 설치하고, 상기 강성 보강홈(13)은 블레이드(20)가 세워지는 경우 보강부(23)와 후방과 하측에서 일치되는 결합상태를 제공하도록 형성하는 것이다.
상기 고정 부싱(15)과 유동 부싱(22)은 소형의 경우에 적용하고, 상기 고정 부싱(15)과 유동 부싱(22)을 대신하여 고정축(21)에 베어링을 사용할 수 있는 것이다.
상기 터빈(10)은 블레이드 안내부(33)에서 블레이드(20)가 접혀져 회전 이동하도록 좁게 형성되고, 발전 안내부(41)는 넓게 형성되어 유입되는 물에 의해 블레이드(20)가 펼쳐지며 회전이 이루어지도록 설치하는 것이다.
[규칙 제91조에 의한 정정 07.03.2016]　
상기 블레이드(20)는 보강부(23)에서 수직으로 돌출되다가 선단에서 상측으로 유선형이 되도록 연결되고, 상기 보강부(23)에서 라운드형태로 연결된 후 블레이드 홈(12)과 일치하도록 수직으로 돌출되다가 상기 블레이드 홈(12)의 선단에서 하측으로 경사지게 형성되어, 외측 선단은 접힌 상태에서 블레이드 홈(12)의 외측으로 일부가 돌출되어 유속에 의해 회전하여 펼쳐지거나 블레이드 안내부(33)에 걸려 접혀지도록 설치하는 것이다.
상기 블레이드(20)의 폭과 높이 및 크기는 하천 및 설치 위치의 유속과 발전량에 따라 다양하게 설치할 수 있는 것은 물론이다.
상기 블레이드(20)가 펼쳐지는 위치로부터 물이 방출되는 위치에 이르는 발전 안내부(41)가 같은 간격을 유지하며, 블레이드(20) 선단에서 발전 안내부(41)의 사이에 일정한 간격을 두는 공극을 통하여 속도수두를 만들어 다수의 블레이드(20)에 동일 압력을 발생시키도록 설치하는 것이다.
도 11은 본 발명을 하천 바닥에 설치한 상태를 나타낸 정면도를 나타낸 것으로, 유속안내 하부 가이드(30)는 콘크리트 베이스(60)에 하측의 가이드 하부 안내부(31)가 접촉되어 고정되는 형태로 하천 바닥에 설치하되; 높이조절 가이드(61, 62)에서 하부 연결축(35, 35a)으로 높이가 조절되도록 설치하여 바닥면에서 발생하는 수압을 활용할 수 있도록 하며, 나머지의 구성요소는 도 1 내지 도 9에 도시한 것과 동일한 구성으로 이루어져 전력을 생산하도록 설치되는 것이다.
이러한 구성으로 이루어진 하천용 수력 발전장치는, 하천 바닥에 콘크리트 베이스(60)를 설치하여 일정한 간격에서 높이조절 가이드(61, 62)를 설치한 후 하부 연결축(35, 35a)에 설치한 안내 가이드(70)의 사이에 유속안내 하부 가이드(30)를 설치하고, 상기 유속안내 하부 가이드(30)의 블레이드 안내부(33)에는 터빈(10)을 터빈축(11)으로 회전 가능하게 설치하며, 높이조절 가이드(62)에는 상부 연결축(44)을 사용하여 설치한 안내 가이드(70)의 사이에 유속안내 상부 가이드(40)를 설치하는 것이다.
상기 유속안내 하부 가이드(30)와 유속안내 상부 가이드(40)의 설치 높이는 하천의 상태에 따라서 다양하게 설치할 수 있으며, 하천 폭에 따라서 직렬로 연속해서 다수 개를 설치하거나, 설치하는 위치 또한 현장 상황에 따라서 다양하게 설치하는 것이 가능하다.
본 발명의 하천용 수력 발전장치를 설치하면 하천에서 물의 깊이와 폭 및 경사도에 따른 다양한 유속이 발생하게 되며, 필요한 경우 댐을 설치하고 댐의 둑 끝부분이나 댐의 후방 등 다양한 위치에 필요한 폭 및 개수를 결정하는 것이 가능하고, 유속에 의한 발전의 효율이 나타나는 경우에는 연속해서 설치하는 것이 가능하므로 저 낙차를 이용한 하천에서 친환경 에너지를 활용한 수력발전이 가능한 것이다.
본 발명은 하천에 설치한 상태에서 유속안내 하부 가이드(30)의 유속 안내부(32)에 따른 유선형 형태를 따라 물이 터빈(10)의 전방과 상측으로 안내되고, 유속안내 상부 가이드(40)의 전방에 설치한 조절 게이트(50)를 제어함에 따라 물이 터빈(10)으로 공급되는 양을 조절하도록 유도 및 안내하는 것이다.
상기 조절 게이트(50)의 각도 조절을 통한 물의 유속과 양을 조절하여 발전에 필요한 물의 양을 공급하게 되므로 고효율의 발전이 이루어지는 것이다.
상기 유속 안내부(32)와 조절 게이트(50)의 설치에 따른 물이 터빈(10)의 전방 상측으로 공급되면 유속에 따라 터빈(10)의 외경에서 선단이 노출되도록 설치한 블레이드(20)가 블레이드 홈(12)에 접혀진 상태에서 세워지게 된다.
블레이드(20)는 고정축(21)을 통하여 블레이드 홈(12)의 내부에 설치된 상태에서 부싱(22)을 통하여 회전 가능하도록 설치되어 있으므로 유속에 따라 회전하며 발전 안내부(41)의 내부에서 세워진 상태를 제공하고, 하천의 유속과 함께 블레이드(20)를 이동시키는 동력원이 발생하여 터빈(10)을 연속해서 회전시키는 회전동력원을 제공하는 것이다.
상기 블레이드(20)가 블레이드 홈(12)에서 세워지게 되면 보강부(23)와 강성 보강홈(12)이 "┛"형으로 코너부분이 라운드지게 일치된 상태를 제공하므로 보강부(23)는 강성 보강홈(12)의 후방과 내경 방향 등 2방향에서 일치된 상태를 제공하여 블레이드(20)에 유속으로 인하여 제공되는 하중이 작용하는 경우에도 안정되게 회전력을 제공할 수 있는 강성보강 효과를 제공하는 것이다.
즉, 블레이드(20)의 폭과 높이는 다양하게 적용하는 것이 가능하며, 터빈(10)의 외경에서 고정축(21)에 설치한 상태에서 부싱(22)을 통하여 회전 가능하도록 설치하고, 블레이드(20)의 폭을 넓게 하는 경우에는 보강부(23)의 넓은 폭과 강성 보강홈(13)의 넓은 폭에서 균일하게 분포되는 하중이 작용하게 되므로 블레이드(20)와 터빈(10)에 무리를 주지않고 발전할 수 있는 것이다.
더욱 상세하게는, 조절 게이트(50)의 각도를 조절함에 따라서 물의 양을 조절하여 블레이드(20)에 가해지는 유속 및 압력을 조절함으로써 터빈(10)의 각속도를 높여 회전에너지를 극대화하여 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 것이다.
상기 블레이드(20)와 터빈(10)은 재질에 따른 효율이 다양하게 나타나는 현상이 발생하지만, 비교적 가볍고 강한 금속재질을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 블레이드(20)는 발전 안내부(41)의 호상 형태를 지나면서 유속으로 접혀진 상태에서 펼쳐지며 터빈(10)이 회전하는 동력원을 제공하게 되고, 발전 안내부(41)를 지나게 되면 블레이드 안내부(33)에 이르게 되면서 블레이드(20)의 회전방향에서 한 부분이 걸려 자연적으로 접혀져 블레이드 홈(12)에 접혀진 상태로 블레이드 안내부(33)를 통과하며 동력이 소모되지 않도록 터빈(10)과 함께 회전하는 것이다.
특히, 물의 유속과 블레이드(20)의 이동 방향이 일치되어 터빈(10)을 회전시키므로 높은 효율을 얻어 고효율의 발전이 이루어지도록 하며,
터빈(10)에 설치하는 블레이드(20)의 수 및 반경을 조절하여 동일 유속에서 각속도를 높여 고효율의 발전이 이루어지도록 하고,
블레이드(20) 선단과 발전 안내부(41) 사이에서 일정 간격에 의한 속도수두를 만들어 발전 안내부(41)의 내부에서 펼쳐진 상태로 수압을 받는 블레이드(20)에 동일 압력을 발생시키게 되고 상기 블레이드(20)가 발전 안내부(41)에서 펼쳐진 상태로 2∼5개가 회전하면서 터빈축(11)에 펼쳐진 블레이드(20) 수에 상응하는 회전력을 발생시켜 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 것이다.
상기 속도수두에 대하여 더욱 상세하게 설명하면, 상기 발전 안내부(41)는 터빈(10)의 외경과 일정 간격을 갖고 블레이드(20)가 펼쳐진 상태로 이동하며 발전 안내부(41)와 블레이드(20)의 끝단 간에 일정 간격을 유지하게 되므로 속도수두를 만들어 터빈(10)에 회전력을 주고 발전 안내부(41)의 내부 공간에서 각 블레이드(20)에 동일 유량과 압력을 제공하므로 하나의 블레이드(20)에 가해지는 유량과 유속을 통하여 발전 안내부(41)의 내부에 3개의 블레이드(20)가 펼쳐진 상태로 회전하는 경우에는 종래에 비하여 3배의 강한 회전력을 제공하여 고효율의 발전을 제공하는 것이다.
상기 발전 안내부(41)를 통과한 물은 하부 배수부(34)와 상부 배수부(42)의 사이인 배수공간(45)을 통과한 후 빠져나가게 되며, 하부 배수부(34)와 상부 배수부(42)를 비교적 길게 형성하여 블레이드(20)를 통과한 물의 흐름 방향이 굴곡된 이후에도 일직선으로 흐르도록 하고, 배수공간(45)을 빠져나가는 물이 외부의 유속 및 수압보다 크거나 같게 하여 외부로 쉽게 빠져나가도록 하는 것이다.
상기 배수공간(45)은 유속안내 하부 가이드(30)와 유속안내 상부 가이드(40)의 설치 위치에 따라서 높이를 조절할 수 있으므로, 물속에 잠수되도록 설치한 터빈(10)이 물속에서 가장 빠른 유속 및 수압을 이용할 수 있도록 하여 효율을 향상시킬 수 있는 것이다.
상기 유속안내 하부 가이드(30)는 유속 안내부(32)를 통하여 물이 터빈(10) 방향에 정상적으로 공급되도록 안내하며, 가이드 하부 안내부(31)는 콘크리트 베이스(60)의 상측으로 흐르는 물의 유속이 영향 없이 정상적으로 이동하도록 안내하는 것이다.
상기 유속안내 상부 가이드(40)는 가이드 상부 안내부(43)가 물속에 잠수된 상태에서 상측으로 흐르는 물의 유속이 영향 없이 정상적으로 이동하도록 안내하고, 조절 게이트(50)는 터빈(10)으로 공급되는 물의 양 및 유속을 조절하는 것이다.
상기 조절 게이트(50)는 터빈축(11)에 설치한 게이트 조절 실린더(52)가 구동되어 실린더축(53)을 전진 및 후진 시킴에 따라서 조절 게이트(50)의 게이트축(51)의 위치를 회전 이동시켜 게이트 회전축(54)을 기준으로 회전 이동하는 각도가 제어되며 상승하는 경우 물의 양을 늘리고, 하강하는 경우 물의 양을 줄이는 방법으로 물의 양과 유속을 제어하여 터빈(10)이 최적의 효율을 내며 발전할 수 있도록 조절하는 것이다.
상기 터빈축(11)의 한쪽 선단에는 기어를 설치하여 얻어진 발전 동력을 원하는 장소로 공급할 수 있도록 하거나, 발전장치를 연결하여 전기를 발전한 후 원하는 곳으로 공급하는 것이 가능하다.
한편, 본 발명은 도 10에 도시한 바와 같이, 콘크리트 베이스(60)에 일치하도록 설치하는 경우, 하천 바닥을 흐르는 유속을 이용하여 발전이 이루어지도록 하는 것으로, 콘크리트 베이스(60)의 상부 높이와 유속 안내부(32)의 전방 높이가 일치되어 유속이 그대로 터빈(10)에 진입되도록 하며, 유속안내 상부 가이드(40)의 전방에 설치하는 조절 게이트(50)는 게이트 조절 실린더(52)와 실린더축(53)의 제어에 따라 경사 각도가 조절되면서 물이 터빈(10)으로 진입되는 양을 조절할 수 있으므로 유속에 따라 조절 게이트(50)의 경사각도를 조절하여 유속이 느린 경우에는 물의 유입량을 늘려 유속 및 압력을 향상시켜 발전에 최적의 유속 및 압력을 제공하여 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 것이다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 제안된 상세한 내용은 기재된 내용에 한정되는 것이 아니라, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 다양하게 실시할 수 있음은 당연하며, 이러한 정도의 실시는 모두 특허법이 정하는 유사기술 범위를 벗어날 수 없을 것이다.
본 발명은 유속이 발생하는 하천의 폭과 깊이에 별 영향을 받지 않도록 설치한 후 조절 게이트로부터 물의 공급량을 조절하여 발전하는 터빈을 설치함으로써 친환경 에너지를 활용한 전력을 효율적으로 생산할 수 있도록 하는 매우 유용한 발명을 제공하는 것이다.

Claims (5)

  1. 콘크리트 베이스(60)의 상측으로 일정한 간격에 설치하는 높이조절 가이드(61, 62)와, 상기 높이조절 가이드(61, 62)에 전방과 후방이 연결되는 안내 가이드(70)의 사이에 설치하며 상측의 유속 안내부(32) 선단에 블레이드 안내부(33)를 형성하는 유속안내 하부 가이드(30)와, 상기 유속안내 하부 가이드(30)에 터빈축(11)으로 설치하며 외경에 블레이드 홈(12)을 형성하는 터빈(10)과, 상기 블레이드 홈(12)에서 터빈(10)을 관통하는 고정축(21)에 연결하며 유속으로 펼쳐지며 터빈(10)을 회전시키는 블레이드(20)와, 상기 유속안내 하부 가이드(30)의 상측에서 높이조절 가이드(62)에 연결한 안내 가이드(70)의 사이에 설치하고 터빈(10)의 외경에 블레이드(20)가 펼쳐지며 이동하는 발전 안내부(41)를 설치한 유속안내 상부 가이드(40)로 이루어지는 하천용 수력 발전장치에 있어서,
    상기 발전 안내부(41)는 터빈(10)의 외경과 일정 간격을 갖고 블레이드(20)가 펼쳐진 상태로 이동하며 발전 안내부(41)와 블레이드(20)의 끝단 간에 일정 간격에서 공극에 의한 속도수두를 만들어 터빈(10)에 회전력을 주고 발전 안내부(41)의 내부 공간에서 각 블레이드(20)에 동일 유량과 압력을 발생시키며, 물의 유속과 블레이드(20)의 이동 방향이 일치되어 터빈(10)을 회전시켜 효율을 얻어 발전이 이루어지도록 설치하고,
    상기 발전 안내부(41)를 통과하여 배수 공간(45)에서 방출되는 유속 및 수압이 터빈 밖의 유속안내 하부 가이드(30)와 유속안내 상부 가이드(40)에서 발생하는 유속과 수압보다 크거나 같게하여 유량이 쉽게 터빈에서 방출되도록 설치하는 것을 특징으로 하는 하천용 수력 발전장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 유속안내 하부 가이드(30)는 높이조절 가이드(61, 62)에 하부 연결축(35, 35a)으로 연결되어 콘크리트 베이스(60)와 맞닿아 하천 바닥에 설치하거나 하측으로 물이 흐르도록 바닥으로부터 떠 있게 높이를 조절하고, 상기 유속안내 상부 가이드(40)는 높이조절 가이드(62)와 상부 연결축(44)으로 높이가 조절되도록 연결되어 발전이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 하천용 수력 발전장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 유속안내 상부 가이드(40)는 터빈(10)의 외경으로 형성한 발전 안내부(41)의 선단에서 방출되는 유속 및 수압이 터빈 밖의 유속안내 하부 가이드(30)와 유속안내 상부 가이드(40)에서 발생하는 유속과 수압보다 크거나 같게하는 배수공간(45)을 형성하는 상부 배수부(42)가 수평으로 길게 형성하여 블레이드(20)를 통과한 물의 흐름 방향이 굴곡된 이후에도 일직선으로 흐르도록 하며, 상측에는 물속에 잠수된 상태에서 상측으로 흐르는 물의 유속이 정상적으로 이동하도록 안내하는 유선형의 가이드 상부 안내부(43)를 형성하는 것을 특징으로 하는 하천용 수력 발전장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 유속안내 상부 가이드(40)는 전방에 게이트 회전축(54)으로 각도가 조절되어 터빈(10)으로 공급되는 물의 유속과 공급량을 제어함으로써 터빈(10)의 각속도를 높여 회전에너지를 극대화하는 조절 게이트(50)를 더 설치하되;
    상기 조절 게이트(50)는 전방 상측에서 게이트축(51)과 연결되는 실린더축(53)이 게이트 조절 실린더(52)를 통하여 터빈축(11)에 연결되어 각도가 조절되도록 설치하는 것을 특징으로 하는 하천용 수력 발전장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 안내 가이드(70)는 유속안내 하부 가이드(30)와 유속안내 상부 가이드(40)의 양쪽에 설치되며, 터빈(10)의 양쪽에 돌출되고 고정축(21)의 선단이 고정부싱(15)으로 연결된 터빈 커버(16)가 회전 가능하게 결합하고, 터빈축(11)이 관통되어 회전하도록 설치하는 것을 특징으로 하는 하천용 수력 발전장치.
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