利用汙水的小型水力發電裝置製造方法
2023-05-10 03:03:36
利用汙水的小型水力發電裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種利用汙水的小型水力發電裝置，其設置在下水管道末埠與匯流管道之間，能夠利用從下水管道末埠流入的汙水產生電，用於解決上述問題的本發明的利用汙水的小型水力發電裝置具備：雨汙水管道部，其設置在下水管道末埠與匯流管道之間，一端固定在所述下水管道末埠；渦輪室，其上部與所述雨汙水管道部的另一端貫穿，下部具備與所述匯流管道連接的排水管，內部具備發電水車；動力傳遞部，包括一端與所述發電水車的旋轉軸進行齒輪結合的軸；發電室，其內部具備與所述軸進行齒輪結合的發電機，其中，所述發電水車配置在所述雨汙水管道部的排出口，旋轉軸垂直設置。
【專利說明】利用汙水的小型水力發電裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種利用汙水的小型水力發電裝置，更詳細而言，涉及一種設置在下水管道末埠和匯流管道之間，能夠利用從下水管道末埠流入的汙水產生電的利用汙水的小型水力發電裝置。
【背景技術】
[0002]隨著技術高度發展，呈現電需求量逐漸增加的趨勢，目前為止，生產電的發電方式主要以火力發電方式、核電方式以及水力發電方式為主，但火力發電方式和核電方式存在大氣汙染和安全方面問題，在以堤壩為代表的水力發電方式的情況下，存在因堤壩建設而產生被水淹沒的地方的問題和改變周邊地區氣候的環境問題。
[0003]隨著對地球溫室效應和環境保護的關注逐漸增高，利用太陽熱和風力的環保發電方式備受矚目，其中利用河川支流和排水設施排放水的水力發電方式由於不影響周邊環境而成為關注的對象。
[0004]在水力發電方式的情況下，為了實現順暢的供電，以確保充分的水量為前提，但是在利用河川的小型水力發電的情況下，在旱季或冬季存在難以確保水量的問題，相反，利用汙水的小型水力發電的情況下，具有相對較少地受到氣候影響的優點。尤其在聚集分支形態下水管道的下水管道末埠的情況下，按季節或每日時間段的水位變動幅度小，因此可以用作優秀的水力動力源。
[0005]但是，由於包含在汙水中的固體成分纏繞在水車上，可能引發故障，因此需要以對過濾設施和過濾裝置有效地進行定期管理為前提，通常下水管道末埠與連接於汙水處理廠的匯流管道連接，因此受到需要將小型水力發電裝置設置在兩個設備之間的空間制約。
[0006]小型水力發電機根據水車的旋轉軸形式進行分類，可分為水平式、縮流式以及垂直式，作為水平式小型水力發電機的現有技術，韓國授權專利第10-1143453號(授權日2012.04.30)中公開的技術的特徵為，水車的旋轉軸水平設置支撐，旋轉軸一端與發電機以傳動帶結合方式連接。
[0007]但是，為了獲得較大的旋轉力，優選大直徑的水車，如前所述，由於下水管道末埠與匯流管道之間的高度制約，上述技術適用於利用汙水的小型水力發電機上受限。
[0008]作為縮流式小型水力發電機的現有技術，韓國授權專利第10-1195082號(授權日2012.10.22)中公開的技術雖然由於管道內設有水車而具有容易設置的優點，但在利用汙水的小型水利發電機的情況下，需要將發電機埋設在地中，因此存在難以維修的缺點，尤其在雨天因土沙流入導致水車停止的情況下，存在能夠導致汙水逆流的缺點。
[0009]現有技術文獻
[0010]專利文獻
[0011](專利文獻 0001)KR10-1143453B12012.04.30
[0012](專利文獻 0002) KR10-1195082B12012.10.22
【發明內容】
[0013](一)要解決的技術問題
[0014]本發明是為了解決所述現有技術中存在的問題點而提出的，本發明要解決的課題在於提供一種能夠在下水管道末埠與匯流管道之間產生電力的利用汙水的小型水力發電裝置。
[0015]並且，本發明提供一種利用汙水的小型水力發電裝置，流入發電水車的汙水具有並進動能的同時具有旋轉動能。
[0016]並且，本發明提供一種利用汙水的小型水力發電裝置，其能夠防止土沙沉積在發電水車的旋轉軸上。
[0017](二)技術方案
[0018]用於解決上述問題的本發明的利用汙水的小型水力發電裝置，其特徵為，設置在下水管道末埠與匯流管道之間，其具備:雨汙水管道部，其一端固定在所述下水管道末埠 ；渦輪室，其上部與所述雨汙水管道部的另一端貫穿，下部具備與所述匯流管道連接的排水管，內部具備發電水車；動力傳遞部，其包括一端與所述發電水車旋轉軸進行齒輪結合的軸；發電室，其內部具備與所述軸進行齒輪結合的發電機，其中，所述發電水車配置在所述雨汙水管道部的排出口，旋轉軸垂直設置。
[0019]並且，本發明的特徵為，本發明的雨汙水管道部下部側管道由形成有向下部具有坡度的旋迴部的半圓形構成，以使汙水從雨汙水管道部的排出口旋轉排出。
[0020]並且，本發明的特徵為，本發明的利用汙水的小型水力發電裝置，為了防止因土沙沉積導致發電水車停止，在發電水車旋轉軸下部嵌入固定有雨傘形狀的密封部，旋轉軸下端通過兩端固定在所述渦輪室兩側壁的水車支撐端支撐。
[0021](三)有益效果
[0022]根據本發明，小型水力發電裝置在設置於下水管道末埠與匯流管道之間的狀態下，能夠確保一定的動力源，因此可以穩定地產生電力，並且發電水車的旋轉軸垂直形成在渦輪室內，由此能夠構成大直徑水車翼的發電水車，另一方面汙水管道部中形成旋迴部，使流入發電水車的汙水具有並進動能的同時具有旋轉動能，從而具有即使在有限空間內也提高發電效率的效果。
[0023]並且，根據本發明，發電水車旋轉軸下部形成密封部和水車支撐端，由此能夠防止因土沙沉積導致發電水車停止，從而能夠減少發電裝置的維修費用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是表示本發明的小型水力發電裝置的側視圖。
[0025]圖2是表示本發明的小型水力發電裝置的立體圖。
[0026]圖3是表示本發明的小型水力發電裝置的主要部分的立體圖。
[0027]圖4是表示本發明的小型水力發電裝置發電水車的立體圖。
[0028]圖5是表示本發明的小型水力發電裝置密封部的剖視圖。
[0029]附圖標記說明
[0030]100:下水管道末埠 300:匯流管道
[0031]10:雨汙水管道部 12:旋迴部
[0032]20:渦輪室22:發電水車
[0033]23:密封部26:水車支撐端
[0034]28:雨汙水排水管 30:動力傳遞部
[0035]32:軸40:發電室
[0036]42:發電機
【具體實施方式】
[0037]以下，參照附圖，對本發明的優選實施例進行更詳細的說明。
[0038]圖1是表示本發明的小型水力發電裝置的側視圖，圖2是表示本發明的小型水力發電裝置的立體圖。如圖1和圖2所示，本發明的利用汙水的小型水力發電裝置形成在設置於下水管道末埠 100的隔臭膜101與匯流管道300之間，由分別設置在地上和地中的發電室40和渦輪室20以及與所述設施連接的雨汙水管道部10和動力傳遞部30構成。
[0039]本發明的特徵為，通過在露在地上的下水管道末埠 100與埋設在地中的匯流管道300之間形成的小型水力發電裝置，產生電力，但使其不妨礙汙水的流動，以利用汙水的特性，容易維修的構成實施。
[0040]圖3是表示本發明的小型水力發電裝置的主要部分的立體圖。如圖2和圖3所示，所述雨汙水管道部10由圓筒型管道構成，上端與下水管道末埠 100連通。下水管道末埠 100與匯流管道300之間具備一次過濾汙水所含的固體成分的篩網裝置400，在將雨水和汙水用同一管道管理的合流式下水管道的情況下，為了防止雨天土沙流入到與汙水處理廠連接的匯流管道300，具備入口自動密閉的雨水渠室200。本發明中，在篩網裝置400或雨水渠室200後方形成雨汙水管道部10的上端，從而能夠防止因固體成分和土沙導致小型水力發電裝置故障。
[0041]根據本發明，所述雨汙水管道部10向下具有坡度地與所述渦輪室20貫穿，下部側形成半圓形管道形狀的旋迴部12。通常在管道向下方無坡度地具有曲線部的情況下，來自曲線部末端排出口的流水只能直線流動。但是，如上所述，旋迴部12構成為具有下部坡度的形狀的情況下，汙水中形成向下流動的同時，與旋迴部12外側曲面衝撞形成迴轉流動Ω。
[0042]因此，所述旋迴部12將由基於雨汙水管道部10的下部坡度落差產生的汙水的並進動能和通過所述旋迴部12產生的汙水的旋轉動能，一同傳遞給發電水車22，從而增加對發電水車22的動力傳遞收益率。
[0043]所述雨汙水管道部10的下部坡度角越小，旋轉運動越弱，所述下部坡度角越大，由於汙水口末埠 100與匯流管道300之間的高度限制，導致後述的發電水車22設置困難，因此所述下部坡度角優選形成在I?10°的範圍。
[0044]圖4是表示本發明的小型水力發電裝置發電水車的立體圖。如圖2至圖4所示，所述渦輪室20為正六面體形狀，是汙水流體動能轉換為發電水車22的機械動能的部位，起到使用於能量轉換的汙水向匯流管道300排出的作用。為此，具備檢修井21、發電水車22、水車支撐端26以及雨汙水排水管28。
[0045]所述檢修井21設置在渦輪室20上部，以實現發電水車22故障時的緊急修復，如前所述，雨天時雨水渠室200密閉，在通過雨汙水管道部10流入的雨水被截斷的狀態下下水管道末埠 100周邊泛濫的情況下，在所述檢修井21邊緣設置排水構件(未圖示)，以免雨水通過所述檢修井21流入到渦輪室20。
[0046]所述發電水車22形成於受上下空間限制的渦輪室20內部的狀態下，旋轉軸垂直形成，以便能夠得到最大的旋轉力。所述發電水車22的旋轉軸上端軸承22b支撐在渦輪室20頂部，所述軸承22b下部形成有錐齒輪22c，從而使其與後述的軸32對應的錐齒輪33'齒輪結合。
[0047]圖5是表示本發明的小型水力發電裝置密封部的剖視圖。如圖2至圖5所示，所述發電水車22的旋轉軸下端軸承支撐在水車支撐端26，且在下部側軸承22a的情況下，由於其與汙水持續接觸的特性，在軸承22a上部設置密封部23，從而進行防水。在此情況下，密封部23的形狀形成為主體部23b上部具有孔23a的雨傘形，所述孔23a插入發電水車22旋轉軸的狀態下，通過彈簧擋圈23c密封固定，使所述密封部23與旋轉軸一同旋轉，從而防止汙水流入旋轉軸與軸承22a之間的縫隙中。
[0048]如前所述，所述水車支撐端26起到支撐發電水車22的旋轉軸下端部的作用，具有兩端固定在渦輪室20兩側壁的梁狀。以往下水管道末埠 100具備篩網裝置400或雨水渠室200的情況下，也會因較小的固體成分或土沙的流入導致渦輪室20底部沉積土沙和固體成分。本發明中，為了防止沉澱物沉澱在發電水車22的旋轉軸下端部而妨礙發電水車22的旋轉，水車支撐端26形成為如上所述的梁狀。
[0049]所述雨汙水排水管28的一端與所述渦輪室20下部側連接，另一端具有下部坡度且與匯流管道300連接的狀態下，起到使發電水車22旋轉並將排放的汙水輸送到匯流管道300的作用。因此，本發明的利用汙水的小型水力發電裝置具備設有雨汙水排水管28的中空渦輪室20，從而在發電水車22因故障停止的情況下，也不妨礙汙水排出，能夠防止雨天因發電水車的故障引起雨水泛濫。
[0050]所述動力傳遞部30起到將發電水車22的旋轉動能傳遞給所述發電室40所具備的發電機42的作用，為此所述動力傳遞部30由軸32、軸容納管38以及軸支撐臺36構成。
[0051]所述軸32根據渦輪室20與發電室40的相互位置，以水平和垂直的軸結合方式構成，且各結合部位通過錐齒輪33齒輪結合。只是，結合部位越多，動力傳遞效率越低，因此優選設計成結合部位數量最少。
[0052]所述軸32需設置在地中設置的渦輪室20與設置於露地上的發電室40之間，因此設置在所述軸容納管38內部，為了支撐軸32，軸容納管38內部具備多個中心具有軸承的圓盤形軸支撐臺36。
[0053]所述發電室40內部具備發電機42和向外部傳輸所述發電機42產生的電力的配件裝置，所述發電機42的旋轉軸上具備錐齒輪42a，所述錐齒輪42a與軸32的錐齒輪33 "進行齒輪結合。本發明的利用汙水的小型水力發電裝置的包括發電水車22的機械結構設置在地中，包括發電機42的電性結構設置在地上，從而能夠防止雨天因下水管道末埠100周邊的泛濫發生漏電事故。
[0054]雖然以上只對本發明的優選實施例進行了說明，但本發明權利要求範圍並不限於此，應理解為與本發明實施例實質性均等範圍內的例子均屬於本發明的權利要求範圍，在不脫離本發明主旨的範圍內，能夠根據該發明所屬領域技術人員進行多種變更。
【權利要求】
1.一種利用汙水的小型水力發電裝置，其設置在下水管道末埠(100)與匯流管道(300)之間，其特徵在於，包括: 雨汙水管道部(10)，其一端固定在所述下水管道末埠(100)； 渦輪室(20)，其上部與所述雨汙水管道部(10)的另一端貫穿，下部具備與所述匯流管道(300)連接的雨汙水排水管(28)，內部具備發電水車(22)； 動力傳遞部(30)，包括一端與所述發電水車(22)的旋轉軸進行齒輪結合的軸(32)； 發電室(40)，其內部具備與所述軸(32)進行齒輪結合的發電機(42)， 其中，所述發電水車(22)配置在所述雨汙水管道部(10)的排出口，旋轉軸垂直設置。
2.根據權利要求1所述的利用汙水的小型水力發電裝置，其特徵在於，所述雨汙水管道部(10)下部側管道由形成有向下部具有坡度的旋迴部(12)的半圓型構成，以使汙水從雨汙水管道部(10)的排出口旋轉排出。
3.根據權利要求1所述的利用汙水的小型水力發電裝置，其特徵在於，所述發電水車(22)的旋轉軸通過兩端固定在所述渦輪室(20)兩側壁的水車支撐端(26)支撐， 所述發電水車(22)的旋轉軸下部嵌入固定形成有雨傘形狀的密封部(23)。
【文檔編號】F03B13/00GK104295430SQ201410201337
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年5月13日 優先權日:2013年7月15日
【發明者】黃動彥 申請人:世榮工程, 黃動彥