KR100843752B1

KR100843752B1 - 소수력 발전장치

Info

Publication number: KR100843752B1
Application number: KR1020070047671A
Authority: KR
Inventors: 구본철
Original assignee: 주식회사 금성이앤씨
Priority date: 2007-05-16
Filing date: 2007-05-16
Publication date: 2008-07-07

Abstract

본 발명은 하천에 전도게이트와 함께 설치되어 소수력 발전이 가능하도록 하는 소수력 발전장치에 관한 것으로, 수량에 따라 능동적으로 발전량을 조절하여 효율적인 발전이 가능하도록 하는 것이다.

본 발명은 전도게이트에 의해 담수되는 수위를 이용하여 소수력 발전이 가능하도록 하되 수량에 따라 발전량이 조절될 수 있도록 하는 것으로, 전도게이트가 설치되는 제방을 관통하여 방수로를 형성하고, 상기 방수로에는 방수량을 선택하는 방수량 조절용 게이트를 설치하는 한편 방수로의 입구에는 스크린을 설치하며, 상기 방수로의 배출구에는 수차를 설치하여 통상의 발전기를 구동시키도록 함으로써 이루어지는 것으로, 전도게이트가 세워져 제방에 일정 수위가 유지될 경우 수차를 회전시킬 수 있도록 하여 소수력 발전이 이루어지도록 하는 것이다.

소수력, 게이트, 수차, 발전

Description

소수력 발전장치{Small hydropower generating apparatus}

도 1은 전도게이트가 설치되는 제방의 전면도

도 2는 본 발명의 정단면도

도 3은 본 발명의 요부 확대 단면도

도 4는 본 발명의 평단면도

도 5내지 도 8은 본 발명의 발전상태 설명을 위한 정단면도

도 9는 본 발명의 발전상태 설명을 위한 평단면도

도 10은 본 발명의 가이드 날개 상세 그림

도 11은 본 발명의 수차 사시 그림

도 12는 본 발명의 설치상태 사시 그림

도 13은 본 발명의 설치상태 단면 그림

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10 : 전도게이트 20 : 제방

30 : 방수로 31,32 : 스크린

40,41 : 구획판 50,51,52 : 게이트

60,61,62 : 수차 63 : 날개

65 : 회전축 70 : 가이드날개

71 : 배출구 72 : 공기 흡입관

80 : 역수방지변 85 : 차단판

90 : 발전기

일반적인 발전방법에는 수력발전, 화력발전, 원자력발전 등이 있으나, 상기 방식은 대규모의 발전설비와 막대한 양의 에너지원 및 설치장소에 제약이 따르며, 화력과 원자력은 환경파괴를 부를 수 있어 사용에 제한적일 수밖에 없고, 수력은 풍부한 수량과 낙차를 갖지 않는 한 발전이 어려운 것이었다.

따라서 최근에는 비교적 설치장소에 제약을 덜 받으며 지속적인 전력생산이 가능한 소수력 발전방법이 이용되고 있으며, 소수력 발전은 소하천의 유수를 이용하여 전력을 생산하는 방법으로 하천 주변의 전력 시설물 예를 들면, 가로등이나 조명등과 같은 비교적 소규모의 전력이 필요한 곳에 공급하고 있다.

그러나 소수력 발전은 수량이 많고 비교적 낙차를 갖고 있어야 하나, 국내 실정상 이러한 조건을 갖춘 곳은 많지 않아, 보다 낮은 낙차와 적은 수량을 갖는 소수력 발전이 이루어지게 함으로써, 가로등, 조명등, 안내등과 같이 저전력을 소 비하는 곳에 사용할 수 있어야 한다.

그리고 여수로에는 평상시 일정 수위를 유지하고 있다가, 수위가 높아질 경우 바닥에 눕혀지면서 수위를 조절하게 되는 전도게이트가 설치되어 있는 것으로, 상기 전도게이트를 설치하기 위해서는 수로에 제방을 쌓아야 하고, 상기 제방에는 전도게이트와 어도만 설치되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 전도게이트에 의해 담수되는 수위를 이용하여 발전이 이루어지게 함으로써 소수력 발전으로 조명 등의 활용이 가능하도록 하는 것이다.

본 발명은 방수로로 배출되는 물이 가이드날개로 수차에 부딪히게 유도되는 것으로, 상기 가이드날개는 유선을 이루고, 가이드날개를 타고 물이 배출될 때 가이드날개의 하부에 형성된 배출구에서 에어가 배출되게 함으로써 수차는 물과 에어가 부딪혀 큰 힘을 받을 수 있도록 하며, 상기 가이드 날개에는 공기흡입관을 통하 여 외부에서 공기가 유입되도록 한다.

본 발명은 수로에 전도게이트를 설치하기 위하여 축조되는 제방에 설치되어, 전도게이트가 세워질 때 발생되는 수위를 이용하여 소수력 발전이 가능하도록 하는 것으로, 낮은 낙차와 적은 수량임에도 이를 최대한 활용하여 소수력 발전이 이루어지도록 한다.

제방에 담수되어 있는 물을 방류시키는 방수로를 설치하되 상기 방수로는 일정 넓이를 갖고 제방 또는 전도게이트의 하부에 설치되고, 상기 방수로의 입구는 스크린을 설치하여 이물질이 유입되지 않도록 하며, 상기 방수로의 선단에 수차를 설치하되 수차의 회전축으로 발전기를 구동시키게 하고, 상기 방수로에서 수차를 회전시키는 물은 게이트로 선택되게 하며, 상기 게이트로 선택된 물은 수차의 회전축을 회전시킬 수 있도록 하는 것으로, 본 발명의 수차는 하나의 회전축에 수 개가 설치될 수 있도록 하되 클러치 베어링으로 결합하여 수차로 회전축을 회전시킬 수 있으나, 회전축에서 수차를 회전시킬 수 없도록 한다.

즉 수량에 따라 게이트를 개폐시켜 수 개의 수차를 선택적으로 회전시키도록 하도, 수차의 회전력을 회전축으로 전달되어 통상의 발전기를 구동시킴으로써 발전이 이루어지도록 하는 것이다.

여기서 방수로의 물은 유선형의 가이드날개를 타고 수차에 부딪히도록 하되 물이 가이드날개를 타고 돌때 가이드날개의 내부로 공급되는 에어가 배출구를 통하여 배출이 이루어지게 함으로써 수차에는 물과 에어가 함께 부딪혀 수차에 큰 힘을 가할 수 있도록 한다.

이러한 본 발명을 첨부 도면에 의거 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 수로에 전도게이트(10)를 설치하기 위하여 수로를 가로질러 설치된 제방(20)에 설치되는 것으로, 경우에 따라서는 전도게이트(10)가 눕혀질 때 그 하부에 위치하도록 설치할 수 있다.

본 발명은 방수로(30)를 통하여 물이 방류될 수 있도록 하되 방수로(30)의 입구에는 이물질이 유입되지 않도록 스크린(31)(32)을 설치하되 이중으로 설치하여 이물질로 인하여 수차(60)(61)(62)가 손상을 입지 않도록 하며, 상기 방수로(30)는 폭 방향이 넓게 하되 제방(20)에 설치하거나 전도게이트(10)의 하측에 위치하도록 설치한다.

상기 방수로(30)의 출구 쪽에는 수차(60)(61)(62)를 설치하되 상기 수차(60)(61)(62)는 하나의 회전축(65)에 여러 개가 결합되게 하고, 상기 각각의 수차(60)(61)(62)는 클러치베어링으로 결합되어 수차(60)(61)(62)의 회전력은 회전축(65)으로 전달되나, 회전축(65)의 회전력은 수차(60)(61)(62)로 전달되지 않게 하는 것으로, 여러 개의 수차(60)(61)(62) 중 필요한 수차(60)(61)(62)를 선택하여 회전시킬 수 있다.

여기서 회전축(65)의 양쪽에는 도 11과 같이 휠(91)(92)을 설치하여 회전축(65)의 회전력을 유지시키는 한편 일정한 회전력을 발전기(90)로 공급하도록 한다.

상기 수차(60)(61)(62)의 전방에는 중앙과 양측으로 물이 흐르게 하는 구획 판(40)(41)을 설치하여 방수로(30)로 유입된 물이 구획판(40)(41)에 의해 중앙과 양측으로 흐르게 하고, 구획판(40)(41)에 의해 중앙과 양측으로 흐르는 물은 각각의 수차(60)(61)(62)를 선택적으로 회전시키도록 한다.

상기 구획판(40)(41)이 설치된 곳에는 게이트(50)(51)(52)를 설치하되 양측으로 설치되는 게이트(50)(51)(52)는 경사지게 설치하여 물이 중앙으로 흐르는데 방해가 되지 않도록 하며, 상기 게이트(50)(51)(52)는 사용자에 의해 상부로 이동하며 개폐가 조절되는 것으로, 상기 게이트(50)(51)(52)는 수동 또는 자동으로 개폐될 수 있도록 하되 자동 개폐가 이루어지도록 하는 것이 좋다.

즉 게이트(50)(51)(52)를 개방하면 중앙과 양측의 수차(60)(61)(62)가 모두 회전하게 되고, 게이트(51)(52)를 닫으면 중앙의 수차(60)만 회전하게 된다.

상기 수차(60)(61)(62)로 물을 공급하는 방수로(30)는 수차(60)(61)(62)의 날개(63)에 효과적으로 수압을 공급하기 위하여 수차(60)(61)(62)의 전방에서 상부로 들어 올린 후 하강하며 수차(60)(61)(62)가 회전되게 하고, 방수로(30)로 공급되는 물이 효과적으로 수차(60)(61)(62)의 날개(63)를 밀어주도록 가이드날개(70)를 설치하여 방수로(30)의 물이 가이드날개(70)에 부딪힌 후 수차(60)(61)(62)의 날개(63)를 밀어주도록 함으로써, 적은 수압으로 수차(63)를 회전시킬 수 있게 된다.

여기서 가이드날개(70)에는 공기흡입관(72)을 통하여 외부 공기가 유입되게 되고, 하부로 배출구(71)가 형성되어 내부 공기를 배출시키도록 하되 상기 가이드날개(70)에는 방수로(30)에서 물이 휘감기며 배출되게 되는 것으로, 물이 가이드날 개(70)를 타고 흐를 때 배출구(71)를 통하여 에어의 배출이 이루어지게 되고, 이러한 에어 배출은 물과 함께 수차(60)(61)(62)에 부딪혀 큰 힘으로 수차(60)(61)(62)를 회전시키게 된다.

수차(60)(61)(62)는 수압에 의해 회전하게 되고, 수차(60)(61)(62)를 회전시킨 물은 역수방지변(80)을 열고 배출되게 되며, 수차(60)(61)(62)가 회전되며 배출되는 물은 차단판(85)에 걸려 배출이 이루어지게 함으로써 물이 수차(60)(61)(62)를 따라 역회전되지 않도록 한다.

여기서 방수로(30)의 출구에는 역수방지변(80)의 상측이 힌지로 결합되어, 방수로(30)에서 물이 배출되는 경우 역수방지변(80)이 열려 배출이 이루어지게 하고, 반대로 물이 배출되지 않는 경우는 역수방지변(80)이 닫혀 물이 수차(60)(61)(62)쪽으로 역류하지 않도록 한다.

이러한 구성의 본 발명에서 제방(20)의 하부 또는 전도게이트(50)(51)(52)의 하측에서 제방(20)의 안쪽과 바깥쪽이 관통되게 방수로(30)를 설치하여 제방(20)에 담수된 물이 방수로(30)를 통하여 배출될 수 있도록 하며, 방수로(30)를 통하여 방수되는 수압은 제방(20)에 쌓인 물의 량에 따라 변하게 된다.

방수로(30)의 입구에는 이중으로 스크린(31)(32)을 설치하여 이물질이 방수로(30)로 유입되지 않도록 하여, 이물질의 유입으로 수차(60)(61)(62)의 날개(63)가 손상되는 경우를 없애도록 하며, 1차적으로 스크린(32)에서 걸러준 후 2차적으로 그 보다 망목이 적은 스크린(31)에서 걸러주도록 한다.

상기 방수로(30)를 통하여 배출되는 물은 게이트(50)(51)(52)의 개폐에 따라 방류가 결정되는 것으로, 게이트(50)(51)(52)를 개방시킬 경우 물의 방류가 이루어지고, 게이트(50)(51)(52)를 닫을 경우 물의 방류가 중단되게 되며, 게이트(50)(51)(52)를 열고 닫음에 따라 방수로(30)를 통한 물의 방류가 결정되게 된다.

여기서 게이트(50)(51)(52)는 수 개를 설치하여 게이트(50)(51)(52)를 열고 닫음에 따라 방류되는 물의 량이 결정되게 하는 것으로, 이는 발전량을 조절하거나, 제방(20)에 담수된 수량에 따라 발전시간을 조절하기 위하여 사용되게 된다.

게이트(50)(51)(52)를 통과한 물은 가이드날개(70)를 타고 흐르게 되며, 이때 가이드날개(70)의 배출구(71)에서 에어가 배출되게 되므로, 가이드날개(70)를 타고 흐르는 물과 배출구(71)에서 배출된 에어는 가속되며 수차(60)(61)(62)의 날개(63)를 치게 되어 수차(60)(61)(62)가 결합된 회전축(65)을 효과적으로 회전시키게 되고, 수차(60)(61)(62)의 날개(63)를 밀어준 물은 차단판(85)에 부딪혀 다시 수차(60)(61)(62)쪽으로 가지 않고 출구를 통하여 배출이 이루어지도록 하며, 방수로(30)의 출구에는 역수방지변(80)을 설치하여 방류된 물이 역류하지 않도록 한다.

즉 물은 유선형의 가이드날개(70)를 타고 흐르면서 가속이 이루어지게 되나, 이와 동시에 가이드날개(70)의 내부로 공급되는 공기가 배출구(71)를 통하여 물에 의해 빠르게 배출되므로, 결국 수차(60)(61)(62)에는 가속된 물과 에어가 부딪히게 되고, 이는 큰 힘으로 밀어주는 결과가 되어 발전이 이루어지게 된다.

여기서 수차(60)(61)(62)는 회전축(65)에 수 개가 결합되게 되나 클러치 베어링으로 결합되어 있어 수차(60)(61)(62)가 회전축(65)은 회전시킬 수 있으나, 회 전축(65)에서 수차(60)(61)(62)를 회전시키지 못하게 되는 것으로, 결국 게이트(50)(51)(52)를 개방시켜 물이 공급되는 수차(60)(61)(62)만 회전하여 회전축(65)을 회전시키게 되고, 물이 공급되지 않는 수차(60)(61)(62)는 공회전을 하게 된다.

그리고 회전축(65)은 휠(91)(92)과 결합되고, 공지의 발전기(90)와 결합되어 회전축(65)의 회전력을 이용하여 발전이 이루어지게 하고, 상기 발전기(90)는 공지의 사실이므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

따라서 수량이 충분한 경우나 발전량을 높이기 위해서는 게이트(50)(51)(52)를 모두 열어주고, 수량이 부족할 경우나 발전량을 줄이기 위해서는 게이트(50)(51)(52)를 닫아주어 하나만 열어주는 등 게이트(50)(51)(52)를 개폐시키면 되고, 상기 게이트(50)(51)(52)의 개폐에 따라 수차(60)(61)(62)의 회전량을 조절하여 발전량을 조절하게 된다.

즉 게이트(50)(51)(52)를 많이 열어 많은 량의 물을 흘려주면 수차(60)(61)(62)의 회전력이 상승되어 발전량이 증대되고, 게이트(60)(61)(62)를 닫아 줄수록 수차(60)(61)(62)의 회전력이 하강되어 발전량이 감소되게 된다.

이 같이 본 발명은 전도 게이트가 설치되는 제방의 낮은 낙차와 적은 수량에도 불구하고 소수력 발전이 가능하여 조명이나 가로등에 활용할 수 있게 된다.

본 발명은 수로에 전도게이트를 설치하기 위하여 축조되는 제방에 설치되어, 전도게이트가 세워질 때 제방에 담수되는 수위를 이용하여 소수력 발전이 가능하도 록 하는 것으로, 낮은 낙차와 적은 수량임에도 불구하고 이를 최대한 활용하여 소수력 발전이 이루어지도록 하는 것이다.

특히 본 발명은 낙차가 크지 않고 수량도 적은 국내 실정에 맞추어 최소한의 수량만 확보되면 제방에 담수되는 수위를 이용하여 발전이 이루어지도록 하는 것으로, 소수력 발전으로 인한 경제성과 환경 보호 측면을 만족시킬 수 있는 것이다.

Claims

전도게이트가 설치되는 제방의 하부에서 제방을 관통하여 설치되는 방수로와; 상기 방수로의 입구 쪽에 설치되어 이물질의 유입을 방지하는 스크린과; 상기 방수로를 흐르는 물이 중앙과 양측으로 구분되어 흐르게 하는 구획판과; 상기 구획판의 전단에 설치되어 물의 흐름을 개폐하는 게이트와; 상기 구획판의 후방에서 방수로에 설치되어 수압으로 회전하고, 발전기를 구동시키는 회전축과 클러치 베어링으로 결합되는 수 개의 수차와; 상기 수차의 전방에 설치되고 물이 수차의 날개를 밀어주게 가속시키는 가이드날개를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 소수력 발전장치.
제1항에 있어서, 방수로는 구획판에 의해 여러 개의 경로로 구분되고, 각각의 구획된 경로는 구획판의 전단에서 게이트로 개폐되며, 상기 구획판으로 구획된 경로마다 수차를 설치하되 상기 수차는 하나의 회전축에 각각 클러치 베어링으로 결합되고, 회전축에는 발전기가 결합되는 것을 특징으로 하는 소수력 발전장치.
제1항에 있어서, 가이드날개는 유선형을 이루어 방수로의 물이 가이드날개를 타고 빠르게 수차로 이동할 수 있도록 하되 가이드날개의 내부에는 에어공급관을 통하여 외부 공기가 유입되게 하고, 가이드날개의 하부에 형성된 배출구에서 물의 흐름에 의해 내부 공기가 배출되어 물과 함께 수차에 부딪히게 하는 것을 특징으로 하는 소수력 발전장치.
제1항에 있어서, 방수로의 출구에는 상측이 힌지 결합된 역수방지변이 설치되어 방류된 물이 수차로 역류하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 소수력 발전장치.