KR101579378B1 - 소수력 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소수력 발전장치에 관한 것으로, 그 목적은, 수로의 폭에 따라 유속의 세기를 조절하여 최적의 발전효율이 가능하도록 수로의 폭을 가변시키는 소수력 발전장치를 제공함에 있다. 이는 수로 단면의 적어도 어느 일측에 설치되는 것으로, 물의 흐름을 유로 측으로 유도하도록 칸막이 형태로 이루어진 프레임과, 상기 프레임에 설치하되, 유수가 유동되면서 발전을 가능하게 하는 발전기와, 상기 프레임의 길이를 가변시켜 수로 단면의 폭을 조절하도록 하는 길이조절수단을 포함하며, 상기 길이조절수단은, 상기 프레임의 길이를 가변시켜 수로 단면의 폭을 조절하도록 하는 것으로, 내측프레임과 외측프레임의 이중관 형태로 이루어진 프레임에 대해 외측프레임을 전,후진 시키도록 하는 전,후진 수단을 더 포함하고, 상기 전,후진 수단은, 상기 외측프레임의 내측 단부에 랙부재를 연결하고, 구동모터의 회전에 의해 회전되는 피니언기어로 상기 랙부재에 연결된 상기 외측프레임을 전,후진 시키도록 하는 것이다.

Description

소수력 발전장치{Small Hydropower Generating Apparatus}

본 발명은 소수력 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 수로의 폭에 따라 유속의 세기를 조절하여 최적의 발전효율이 가능하도록 수로의 폭을 가변시키는 소수력 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로, 수력 발전소의 구조를 보면, 큰 낙차에 의해 발생되는 물의 위치에너지를 유수의 운동에너지로 변환하고, 이를 이용하여 발전기와 연결된 발전용 터빈을 회전 구동시켜 전기에너지를 얻는 구조를 취한다.

그러나, 이러한 수력발전소를 설치하기 위해서 물의 낙차발생을 위하여 큰 높이의 댐을 설치하여야 하고, 이를 위해 대규모의 토목공사가 이뤄져야 함으로 발전소 건설을 위한 공사비가 크게 소요되는 한계가 있다.

또한, 이러한 대규모의 수력발전소는 주변환경에도 영향을 미치게 됨으로, 여러가지 환경요인 및 경제성 등을 고려한 입지 선정이 용이하지 않다는 문제점이 있다.

따라서, 비교적 작은 규모의 일반하천, 정수장 등에 설치될 수 있으면서 경제성을 갖춘 소수력 발전장치의 개발이 절실히 요구되고 있는 상황이다.

이와 같은 종래의 일예로서는 대한민국 특허 등록번호 제10-1397333호 "소수력 발전장치"에서 찾아 볼 수 있다.

도 1은 종래에 따른 소수력 발전장치에 일예를 나타낸 도면이다.

도 1을 참고하면, 종래의 소수력 발전장치는, 상부블럭몸체(1a-1)와 상기 상부블럭몸체(1a-1)의 하부면에 상기 상부블럭몸체(1a-1)의 하부방향으로 돌출형성되는 상부돌출부재(1a-2)로 구성되는 상부블럭부(1a)와, 상기 상부블럭부(1a)의 하부방향에 구비되는 하부블럭몸체(1b-1)와 상기 하부블럭몸체(1b-1)의 상부면에 상기 하부블럭몸체(1b-1)의 상부방향으로 돌출형성되는 하부돌출부재(1b-2)로 구성되는 하부블럭부(1b)로 이루어지는 블럭부(1)와;

상기 상부블럭부(1a)의 상부돌출부재(1a-2)와 상기 하부블럭부(1b)의 하부돌출부재(1b-2) 사이에 구비되고, 상기 상부블럭부(1a)와 상기 하부블럭부(1b) 사이를 통과하도록 상기 블럭부(1)의 일측에서 상기 블럭부(1)의 타측방향으로 흐르는 유수의 유속에 의해 전기를 발생시키는 수력발전부(2)와; 상기 블럭부(1)에 구비되어 상기 블럭부(1)의 일측에서 상기 블럭부(1)의 타측방향으로 흐르는 유수의 수위를 감지하는 수위감지센서(3)와; 상기 수위감지센서(3)의 감지신호에 따라 상기 상부블럭부(1a)를 승강시키는 승강부(4);를 포함하여 이루어지고,

상기 승강부(4)는 상기 상부블럭부(1a)에 수직형성되는 렉부재(4a)와; 상기 렉부재(4a)와 치합되는 피니언기어(4b)와; 상기 피니언기어(4b)와 축결합되어 상기 피니언기어(4b)를 회전시키는 구동부재(4c);를 포함하여 이루어지고, 상기 상부블럭부(1a)의 상부블럭몸체(1a-1)의 각 모서리와 상기 하부블럭부(1b)의 하부블럭몸체(1b-1)의 각 모서리 사이에 상기 상부블럭부(1a)의 승강을 안내하는 지지봉(5)이 각각 구비되는 것이다.

이와 같이 구성된 종래의 소수력 발전장치는, 수위감지센서의 유수의 수위를 감지하게 되면 승강부의 구동부재를 회전시키고, 구동부재의 회전에 따라 피니언기어가 렉부재를 이동시켜 상부블럭부(1a)를 상승시켜 최적의 발전효율이 이루어지도록 한다.

그러나, 종래의 소수력 발전장치는 수위에 따라 상부블럭부를 이동시켜 발전기에서 발전이 이루어지도록 할 수 있으나, 폭이 다른 하천 또는 수로에서는 폭의 조절은 불가능한 문제점이 있다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 수로에서 물의 흐름을 칸막이 형태의 프레임을 이용하여 유로측으로 유도함과 아울러 상기 프레임의 폭방향의 길이를 조절하도록 하여 최적의 발전효율이 가능하도록 하는 소수력 발전장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 하천의 수위, 유속 및 유량 변화에 따라 안정적이고, 상시 발전유지가 가능하도록 하는 소수력 발전장치를 제공함에 있다.

본 발명을 달성하기 위한 기술적 사상으로 본 발명의 소수력 발전장치는, 수로 단면의 적어도 어느 일측에 설치되는 것으로, 물의 흐름을 유로 측으로 유도하도록 칸막이 형태로 이루어진 프레임과, 상기 프레임에 설치하되, 유수가 유동되면서 발전을 가능하게 하는 발전기와, 상기 프레임의 길이를 가변시켜 수로 단면의 폭을 조절하도록 하는 길이조절수단을 포함하며, 상기 길이조절수단은, 상기 프레임의 길이를 가변시켜 수로 단면의 폭을 조절하도록 하는 것으로, 내측프레임과 외측프레임의 이중관 형태로 이루어진 프레임에 대해 외측프레임을 전,후진 시키도록 하는 전,후진 수단을 더 포함하고, 상기 전,후진 수단은, 상기 외측프레임의 내측 단부에 랙부재를 연결하고, 구동모터의 회전에 의해 회전되는 피니언기어로 상기 랙부재에 연결된 상기 외측프레임을 전,후진 시키도록 하는 것이다.

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또한, 상기 외측프레임의 하부에는 가이드레일이 설치되어진 것이다.

또한, 상기 프레임의 전방 수로에는 수위감지센서를 설치하고, 상기 수위감지센서의 센싱신호에 따라 상기 프레임의 길이조절수단으로 상기 프레임의 길이를 가변시켜 수로의 폭을 조절하도록 하는 것이다.

또한, 상기 프레임은 유수의 흐름이 용이하게 이루어지도록 경사면을 형성시킨 것이다.

본 발명을 달성하기 위한 기술적 사상으로 본 발명에 따른 소수력 발전장치는, 수로 단면의 적어도 어느 일측에 설치되는 칸막이 형태의 프레임의 길이를 길이조절수단 및 전,후진수단을 이용하여 수로 단면의 폭을 조절하도록 함으로서, 수로에서 물의 흐름을 칸막이 형태의 프레임을 이용하여 유로측으로 유도함과 아울러 상기 프레임의 폭방향의 길이를 조절하도록 하여 최적의 발전효율이 가능하도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 소수력 발전장치는, 상기 프레임의 전방의 수로에는 수위감지센서가 설치하고, 상기 수위감지센서의 센싱신호에 따라 상기 프레임의 길이조절수단으로 상기 프레임의 길이를 가변시켜 수로의 폭을 조절하도록 함으로서, 하천의 수위, 유속 및 유량 변화에 따라 안정적이고, 상시 발전유지가 가능하도록 하는 소수력 발전장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래에 따른 소수력 발전장치에 일예를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 소수력 발전장치의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 소수력 발전장치의 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 소수력 발전장치의 단면도로서, 전,후진 수단의 일실시예를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 소수력 발전장치의 단면도로서, 전,후진 수단의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 소수력 발전장치의 단면도로서, 전,후진 수단의 또 다른 실시예를 나타낸 도면.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.

다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 방법 중에서 바람직한 실시 방법에 대한 것이며, 본 발명이 하기의 도면과 설명만으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

결과적으로, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
설명에 앞서 이건 발명의 수로의 폭(A)은 유수가 흐를 수 있는 전체의 단면을 나타내고, 유로(B)는 수로의 폭이 조절되어 실제 유수가 흐르는 단면을 나타낸다.

도 2는 본 발명에 따른 소수력 발전장치의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 소수력 발전장치의 평면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 소수력 발전장치의 단면도로서, 전,후진 수단의 일실시예를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 소수력 발전장치의 단면도로서, 전,후진 수단의 다른 실시예를 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명에 따른 소수력 발전장치의 단면도로서, 전,후진 수단의 또 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

도 2 내지 도 6을 참고하면 본 발명에 따른 소수력 발전장치(100)는, 프레임(10), 발전기(20) 및 길이조절수단(30)을 포함한다.

상기 프레임(10)은, 수로(200) 단면의 적어도 어느 일측에 설치되는 것으로, 물의 흐름을 유로(B) 측으로 유도하도록 칸막이 형태로 이루어지고, 본 발명에서는 일실시예로 수로(200) 단면의 양측에 각각 프레임(10)이 설치된 상태를 도시하였다.

상기 발전기(20)는 상기 프레임(10)에 설치하되, 유수가 유동되면서 발전을 가능하게 하는 것으로, 일반적으로 프로팰러를 회전시켜 발전하는 것으로 그 구체적인 내용은 생략한다.

상기 길이조절수단(30)은 상기 프레임(10)의 길이를 가변시켜 수로(200) 단면의 폭(A)을 조절하도록 하는 것으로, 내측프레임(11)과 외측프레임(12)의 이중관 형태로 이루어진 프레임(10)에 대해 외측프레임(12)을 전,후진 시키도록 하는 전,후진 수단(40)을 더 포함하는 것이다.

한편, 본 발명의 프레임(10)의 일예로 이중관 형태를 일예로 도시하였을 뿐 이에 한정되는 것이 아니고, 자바라 형태, 플렉시블 관형태로 이루어질 수 있을 것이다.

상기 전,후진 수단(40)의 일예로서는, 상기 프레임(10)의 내측에 실린더(41)를 설치하되, 일측은 상기 내측프레임(11)에 단부에 고정하고, 로드(41a)는 상기 외측프레임(12)에 고정하도록 할 수 있다.

또한, 상기 전,후진 수단(40)의 다른 예로서는, 상기 프레임(10)의 외측프레임(12)의 단부에 랙부재(42)를 연결하고, 구동모터(44)의 회전에 의해 회전되는 피니언기어(43)로 상기 랙부재(42)에 연결된 상기 외측프레임(12)을 전,후진 시키도록 할 수 있다.

또한, 상기 전,후진 수단(40)의 또 다른 예로서는, 상기 프레임(10)의 외측프레임(12)의 단부에 나사봉(45)을 형성하고, 상기 나사봉(45)에 리드스크류(46)를 결합하며, 구동모터(44)의 회전에 의해 상기 리드스크류(46)를 회전시켜 상기 외측프레임(12)을 전,후진 시키도록 할 수 있다.

상기 외측프레임(12)의 하부에는 가이드레일(50)이 설치되어져 전,후진 수단(40)에 의해 이동되는 외측프레임(12)의 이동이 원활히 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 프레임(10)은 더욱 상세하게는 외측프레임(12)은 유수의 흐름이 용이하게 이루어지도록 경사면(12a)을 형성하도록 하여 유속의 흐름을 빨리 하도록 할 수 있다.

그리고, 상기 프레임(10)의 전방 수로(200)에는 수위감지센서(60)를 설치하고, 상기 수위감지센서(60)의 센싱신호에 따라 상기 프레임(10)의 길이조절수단(30)으로 상기 프레임(10)의 길이를 가변시켜 수로(200)의 폭(A)을 조절하도록 할 수 있다.

즉, 평상시에는 설치된 바와 같이 소수력 발전장치(100)가 구동되어 발전을 수행하다가 유량의 급격한 증가하게 되면, 프레임(10) 전방 수로(200)에서 수위 감지센서(60)에 의해 감지신호가 감지되고,이 감지신호에 의해 미도시된 제어부에서 프레임(10)의 길이조절수단(30)을 구동시켜 프레임의 길이를 축소하여 수로(200) 단면을 넓게 하도록 하여 급격한 유량의 증가에서도 최적의 발전효율을 유지할 수 있게 되는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따라 소수력 발전장치(100)는, 하천, 수로, 농수로, 배수로 등에 설치하여 안정적으로 발전을 유도하는 것으로, 수로(200) 단면의 적어도 어느 일측에 프레임(10)을 설치하게 된다.

수로(200)의 폭(A)에 따라 일측 또는 양측에 각각 설치할 수 있으며, 내측프레임(11)에 대해 외측프레임(12)을 전,후진시켜 수로(200)의 단면의 폭(A)을 조절하게 된다.

즉, 전,후진 수단(40)의 실린더(41) 등을 이용하여 유속을 감안한 발전효율을 최적화 되도록 하게 된다.

한편, 평상시에는 설치된 바와 같이 소수력 발전장치(100)가 구동되어 발전을 수행하다가 유량의 급격한 증가하게 되면, 프레임(10) 전방 수로(200)에서 수위 감지센서(60)에 의해 감지신호가 감지되고,이 감지신호에 의해 미도시된 제어부에서 프레임(10)의 길이조절수단(30)을 구동시켜 프레임(10)의 길이를 축소하여 수로(200) 단면을 넓게 하도록 하여 급격한 유량의 증가에서도 최적의 발전효율을 유지할 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명한 것이나, 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자들에게는 다양한 변형 및 다른 실시예가 가능하다는 점이 이해될 것이다.

100: 소수력 발전장치
10: 프레임 11: 내측프레임
12: 외측프레임 12a: 경사면
20: 발전기 30: 길이조절수단
40: 전,후진 수단 41: 실린더
41a: 로드 42: 랙부재
43: 피니언기어 44: 구동모터
45: 나사봉 46: 리드스크류
50: 가이드레일 60: 수위 감지센서
200: 수로

Claims (8)

1. 수로 단면의 적어도 어느 일측에 설치되는 것으로, 물의 흐름을 유로 측으로 유도하도록 칸막이 형태로 이루어진 프레임과,
   상기 프레임에 설치하되, 유수가 유동되면서 발전을 가능하게 하는 발전기와,
   상기 프레임의 길이를 가변시켜 수로 단면의 폭을 조절하도록 하는 길이조절수단을 포함하며,
   상기 길이조절수단은, 상기 프레임의 길이를 가변시켜 수로 단면의 폭을 조절하도록 하는 것으로, 내측프레임과 외측프레임의 이중관 형태로 이루어진 프레임에 대해 외측프레임을 전,후진 시키도록 하는 전,후진 수단을 더 포함하고,
   상기 전,후진 수단은, 상기 외측프레임의 내측 단부에 랙부재를 연결하고, 구동모터의 회전에 의해 회전되는 피니언기어로 상기 랙부재에 연결된 상기 외측프레임을 전,후진 시키도록 하는 것을 특징으로 하는 소수력 발전장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 외측프레임의 하부에는 가이드레일이 설치되어진 것을 특징으로 하는 소수력 발전장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 프레임의 전방 수로에는 수위감지센서를 설치하고, 상기 수위감지센서의 센싱신호에 따라 상기 프레임의 길이조절수단으로 상기 프레임의 길이를 가변시켜 수로의 폭을 조절하도록 하는 것을 특징으로 하는 소수력 발전장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 프레임은 유수의 흐름이 용이하게 이루어지도록 경사면을 형성시킨 것을 특징으로 하는 소수력 발전장치.
   

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