KR101588399B1

KR101588399B1 - 소수력 발전장치용 수차

Info

Publication number: KR101588399B1
Application number: KR1020130136859A
Authority: KR
Inventors: 박성구
Original assignee: 박성구
Priority date: 2013-11-12
Filing date: 2013-11-12
Publication date: 2016-01-28
Also published as: KR20150054432A

Abstract

본 발명은 회전축(110)에 의해 회전가능하고 다수개의 날개(120)를 구비하는 수차에 있어서, 상기 수차의 날개(120)를 양분(兩分)하여 힌지(130)로 연결하되 상기 힌지(130)는 수차의 회전반대방향으로 꺽이도록 하고, 또 힌지(130)의 반대방향에는 탄력수단(140)을 형성하여 수차의 날개(120)가 일정각도 꺽였다가도 탄력수단(140)에 의해 원래 위치로 복원되도록 구성되는 소수력 발전장치용 수차를 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 효과로는 수로에 설치된 소수력 발전장치를 통과하는 이물질이 수차의 날개에 걸리게 되면 수차의 날개가 꺽이면서 이들이 통과될 수 있도록 하고, 이로 인해 수차가 회전을 중지하거나 파손되는 것을 방지함으로써 지속적인 소수력 발전이 가능한 매우 유용한 발명이다.

Description

소수력 발전장치용 수차{Water wheel for hydroelectric power generation apparatus}

본 발명은 소수력 발전장치용 수차에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수로에 설치된 소수력 발전장치를 통과하는 이물질에 의해 수차가 회전을 중지하거나 파손되는 것을 방지하기 위한 수차의 구조에 관한 것이다.

일반적인 발전방법에는 수력을 이용한 수력발전, 화석연료를 이용한 화력발전, 원자력을 이용한 원자력발전 등을 들 수 있는데, 이러한 발전방법들은 대규모의 발전설비와, 막대한 양의 에너지원을 필요로 하며 설치장소에 제약과 환경오염, 자원 고갈과 같은 문제를 야기하게 된다.

따라서 최근에는 산간이나 농촌지역과 같이 대규모 발전 등이 곤란한 지역에서는 소수력발전에 의한 전력공급이 바람직한데, 소수력발전은 인근 소하천의 유수를 이용하여 전력을 생산하는 방법으로, 발전방식에 따라 하천경사가 급한 상류지역에 효율적인 수로식(Run of rivertype)과, 하천경사가 적은 중하류의 유량이 풍부한 지역에 효율적인 댐식(Storage type), 그리고 수로식과 댐식의 혼합방식으로 굴곡이 심한 하천지역에 적합한 터널식(tunnel type) 등이 있으며, 발전용 수차로는 충격형 수차와 반동형 수차 등을 사용한다.

상기 충격형 수차로는 펠톤(Pelton)수차, 튜고(Turgo)수차, 오스버그(Ossberger)수차 등이 있으며, 반동형 수차로는 카프란(Kaplan), 튜브라(Tubular), 벌브(Bulb), 림(Rim) 등의 프로펠러수차와 프란시스(Francis)수차 등이 있다.

종래 소수력 발전장치용 수차로는 댐 또는 보의 하류측으로 경사지도록 설치된 채널(210);과, 봉 형태이고, 채널(210)을 따라 흐르는 물에 대해 미리 결정된 부력을 지니도록 중공형태로 성형된 수차축(101) 외면에 스크류 형태의 수차날개(102)가 형성되고, 상기 채널(210)의 내부에 수납된 수차(100);와, 수차축(101)이 내부에서 회전 가능하도록 수납된 파이프 형태의 수차고정대(103), 상기 수차고정대(103)와 수차축(101) 사이에 설치된 베어링, 상기 수차고정대(103)의 양측에 돌출되어 채널에 힌지결합된 지지봉(104)으로 구성되어 상기 수차(100)를 채널(210) 내부에 고정하는 고정수단과; 상기 채널(210)에 형성되어 수차의 수차날개(102)가 채널(210) 바닥에 접촉하지 않도록 수차축(101)을 지지하는 지지대(211); 상기 수차(100)의 수차축(101)의 회전과 연결되어 수차의 운동에너지로 전기에너지를 생성하도록 수차축(101)과 베벨기어 또는 유니버셜 조인트로 연결된 발전기(202);를 포함하여 구성된 소수력 발전장치에 사용되는 스크류형상의 수차가 등록특허 제10-1213565호로 개발된 바 있다.

[선행기술문헌]

1. 국내공개특허공보 : 10-2012-0061351호

본 출원인은 종래의 수차가 갖는 문제점을 해결하기 위해 특허출원 제10-2013-0036519호로 날개형 수차를 선출원한바 있으나, 이는 수차의 면적이 소수력발전장치가 설치된 수로(水路)의 단면적과 거의 동일한 상태이고 수차의 날개 끝단과 수로 바닥과는 약간의 이격틈만 존재하는 구조여서 수로의 바닥과 수차의 날개 사이에 상당한 폭을 갖는 이물질, 예를 들면 나무조각 등이 끼게 되면 수차가 정지하게 되고, 이로 인해 발전이 중지되는 단점을 갖는다.

심한 경우 수차가 고장이 나거나 파손이 되는 경우도 생기게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래 소수력 발전장치의 수차가 갖는 단점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 회전축(110)에 의해 회전가능하고 다수개의 날개를 구비하는 수차에 있어서, 상기 수차의 날개를 양분(兩分)하여 힌지로 연결하되 상기 힌지는 수차의 회전반대방향으로 꺽이도록 하고, 또 힌지의 반대방향에는 탄력수단을 형성하여 수차의 날개가 일정각도 꺽였다가도 탄력수단에 의해 원래 위치로 복원되도록 구성됨을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 상기 탄력수단은 양분된 수차 날개 중 어느 하나에는 고정구에 의해 고정되고, 다른 하나에는 고정되지 않고 삽입구에 삽입되도록 구성됨을 특징으로 한다.

이처럼 본 발명의 효과로는 수로에 설치된 소수력 발전장치를 통과하는 이물질이 수차의 날개에 걸리게 되면 수차의 날개가 꺽이면서 이들이 통과될 수 있도록 하고, 이로 인해 수차가 회전을 중지하거나 파손되는 것을 방지함으로써 지속적인 소수력 발전이 가능한 매우 유용한 발명이다.

도 1은 본 발명 수차의 분리 사시도.
도 2는 본 발명 수차의 결합된 상태의 사시도.
도 3은 도 2의 종단면도.
도 4는 본 발명의 사용상태 참고도.

이하, 본 발명을 첨부한 도면에 의해 보다 상세히 설명하기로 한다. 이때 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기술 등은 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명 소수력 발전장치용 수차(100)의 기술적 구성은 다음과 같다.

회전축(110)에 의해 회전가능하고 다수개의 날개(120)를 구비하는 수차에 있어서, 상기 수차의 날개(120)를 양분(兩分)하여 힌지(130)로 연결하되 상기 힌지(130)는 수차의 회전반대방향으로 꺽이도록 하고, 또 힌지(130)의 반대방향에는 탄력수단(140)을 형성하여 수차의 날개(120)가 일정각도 꺽였다가도 탄력수단(140)에 의해 원래 위치로 복원되도록 한다.

이때 상기 탄력수단(140)은 양분된 수차 날개(120) 중 어느 하나에는 고정구(141)에 의해 고정되고, 다른 하나에는 고정되지 않고 삽입구(142)에 삽입되도록 구성한다. 이는 탄력수단(140)의 양쪽이 모두 고정되면 수차 날개(120)가 꺽일 때 탄력수단(140)이 탄성한계를 넘게 되면 탄력을 잃게되거나 탄력수단(140)이 파손될 염려가 있기 때문이다.

따라서 상기 탄력수단(140)은 탄력을 갖는 판(板)형상을 갖는 재질이 바람직할 것이고, 어느 한쪽은 고정구(141)에 의해 고정되고, 다른 하나에는 삽입구(142)에 삽입되는 구조를 갖게 되면 탄성범위 내에서 탄력수단(140)의 일단이 삽입구(142) 안에서 유동하게 되면서 탄력수단(140)의 파손을 방지하고 지속적인 탄성효과를 기대할 수 있다.

결국 탄력수단(140)은 수차의 날개(120)가 힌지(130)에 의해 힘없이 꺽이는 것을 방지하여 수차로서의 기능을 원만하게 수행할 수 있도록 하되, 수로에 설치된 소수력 발전장치를 통과하는 이물질이 수차의 날개에 걸리게 되면 수차의 날개(120)가 탄력수단(140)과 힌지(130)에 의해 자연스럽게 꺽이면서 이들이 통과될 수 있는 공간을 확보할 수 있게 되는 것이다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명이 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.

100: 본 발명 소수력 발전장치용 수차
110: 회전축 120: 날개
130: 힌지(hinge)

Claims

회전축(110)에 의해 회전가능하고 다수개의 날개(120)를 구비하되 상기 날개를 양분하여 힌지로 연결함으로써 수차의 회전반대방향으로 꺽이도록 구성된 수차에 있어서,
상기 힌지(130)의 반대방향에는 탄력수단(140)을 형성하여 수차의 날개(120)가 일정각도 꺽였다가도 탄력수단(140)에 의해 원래 위치로 복원되도록 구성됨을 특징으로 하는 소수력 발전장치용 수차.
제 1항에 있어서 상기 탄력수단(140)은 양분된 수차 날개(120) 중 어느 하나에는 고정구(141)에 의해 고정되고, 다른 하나에는 고정되지 않고 삽입구(142)에 삽입되도록 구성됨을 특징으로 하는 소수력 발전장치용 수차.