KR101704083B1

KR101704083B1 - 수차 발전 유닛

Info

Publication number: KR101704083B1
Application number: KR1020120053594A
Authority: KR
Inventors: 마사히로 하야시; 켄이치 도이; 모토히데 사가타
Original assignee: 가부시키가이샤 미죠타
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2017-02-07
Anticipated expiration: 2032-05-21
Also published as: TW201309899A; JP2013007376A; JP5924993B2; TWI573934B; KR20120130720A

Abstract

본 발명은 소형이고 수차의 회전 효율을 높인 구성으로 하고, 쓰레기 제거를 확실하게 행할 수 있는 안정된 수차 발전 유닛이다. 본 발명은 수차 발전 유닛(1)은 수로(2)에 유입실(5)을 가지는 프레임(4)이 설치된다. 유입실(5)에 도입된 유수는 만곡한 스크린(10)으로 쓰레기가 제거되어 상부 벽판(8)에 충접시켜 수차(6)에 낙하된다. 수류는 수차(6)의 블레이드 휠(6a) 외주에 충접하면서 유입하고, 블레이드 휠(6a)의 중앙부를 통과해 다시 블레이드 휠(6a) 외주에 충접하여 유출해 수차(6)를 회전시킨다. 스크린(10)으로 제거된 쓰레기는 프레임(4) 내의 상부의 공간부를 통과시키고 방류시킨다. 스크린(10)을 통과한 자질구레한 쓰레기는 수류와 함께 블레이드 휠(6a)의 중앙부를 통과하고, 또한 블레이드 휠(6a)을 따라 설치된 하부 벽판(9)의 요동 동작으로 프레임(4) 밖으로 방류된다. 프레임(4)의 하부에 퇴적한 토사 등은, 토사 토출 밸브의 토사 토출 밸브(19)의 개폐 조작으로 하류로 흐르게 된다.

Description

수차 발전 유닛{ELECTRICAL POWER GENERATION UNIT USING WATER WHEEL}

본 발명은 수차 발전 유닛에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 수로에 설치되는 수차로 발전을 하는 수차 발전 유닛에 관한 것이다.

종래로부터 농업용 등의 수로에 설치되는 소형의 수차 발전 장치는 알려져 있다. 이 수차 발전 장치가 설치되는 수로에는 쓰레기 등이 흐르고 있는 일이 많아, 그 쓰레기 제거를 위한 제진(除塵) 장치가 부속되어 있는 발전 장치도 알려져 있다. 또, 수차에 가이드 베인(guide vane)을 설치하고, 러너(runner)에 유입하는 수류를 제어하는 수차 발전 장치도 알려져 있다. 이들의 종래 기술 중에서, 예를 들면 쓰레기를 제거하는 것으로 수력 발전 등에서 취수구의 커버에 스크린을 설치하는 구성의 것은 공지이다.

예를 들면, 일단을 취수구의 상부에, 타단을 취수구의 상류측 수저(水底)에 고정한 만곡 형상의 스크린이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 또, 가이드 베인을 유입측에 설치하는 것으로서는, 러너에 선단부를 접근시키고, 가이드 베인의 키를 통과하는 수류를 스크린 상의 흐름과의 사이에서 분리하고, 수차에 도입하는 것(예를 들면, 특허 문헌 2 참조), 혹은 케이싱(casing)의 상부벽과 하부벽의 사이에 설치되고 상부벽측으로 흐르는 수류 방향을 제어하는 회동이 자유로운 가이드 베인의 것(예를 들면 특허 문헌 3 참조)이 알려져 있다.

또한, 농업용 등의 용수로의 수력 발전 장치로서 수류를 좁혀 수차의 하방향으로 흘려 수차를 회전시키는 유닛 구성의 것에 더하여, 수평으로 설치된 스크린 상을 오버플로우(overflow)한 수류가 쓰레기와 함께 하류로 흐르는 구성의 것도 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 4 참조). 또, 스크린을 경사지게 하여 설치한 구성이지만, 수류가 오버플로우했을 때에 쓰레기를 포함하는 남은 물을 통과시키는 구성으로 한 것도 알려져 있다(예를 들면 특허 문헌 5 참조).

일본국 특허공개 2010－150830호 공보 일본국 실용신안공개 1987－26622호 공보 일본국 실용신안공개 1988－51163호 공보 일본국 특허공개 2003－269315호 공보 일본국 특허공개 2008－121652호 공보

그렇지만, 쓰레기 제거를 위한 스크린 설치의 장치는, 용수로 등에 설치한 경우에는, 수류를 따라 효율적으로 쓰레기를 제거할 수 있는 구성으로 되어 있다고는 말하기 어렵다. 예를 들면 직선적으로 경사지게 한 스크린으로 제거된 쓰레기는 스크린 상에 퇴적되어 오므로 아무래도 이 쓰레기를 인위적으로 없애기 위한 유지관리가 필요하다. 또, 현재 상태에 있어서 스크린을 통과하여 수차측으로 유입된 자질구레한 쓰레기의 처리에 대해 유효한 문제 해결의 기술은 개시되어 있지 않다.

또, 종래의 베인 구성은, 유입측에 설치되어 있는 것으로서, 회동하는 구성이지만, 수류를 수차측으로 안내하는 기능의 것이다. 또 이 가이드 베인에 대해서는, 흐르는 수류의 방향이나 수량의 조정을 행하는 기능을 가지는 것으로, 수차로의 수류 방향을 따라 베인(vane)이 회동하는 것이다. 수차의 하부에 설치되어 있는 것은 수량을 조정하는 조정 장치로, 고정적으로 설치되고 그 조정 조작은 인위적으로 행하지 않을 수 없는 것이다.

이 조정 장치는, 수량을 한정시키는 필요성 때문에 전술과 같이 고정적인 구성으로 되어 있고, 쓰레기 등의 침입이 있으면, 그 장치에 문제가 발생할 우려가 있는 구성이다. 또, 이들 종래의 가이드 베인이나 조정 장치는, 어쨌든 수중에 있어서, 혹은 수류에 영향을 받지 않는 상태로 해 두고 나서 유지관리를 행할 필요가 있다. 종래의 구성으로 되는 장치는, 스크린을 포함하고 소형이라고 칭하고 있다고는 해도, 실제는 상당히 큰 장치로 되어 있었다. 본 발명은, 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로 다음의 목적을 달성한다.

본 발명의 목적은, 소형이고 어느 수로라도 용이한 설치가 가능하고, 수차의 회전 토크(torque)를 강화한 수차 발전 유닛의 제공에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 일체적인 유닛으로서 구성하고, 수차의 회전 영역으로의 쓰레기의 침입을 저지함과 아울러, 침수한 쓰레기는 원활하게 배출할 수 있도록 구성한 수차 발전 유닛의 제공에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 저비용이고 또한 유지관리가 용이한 구성으로 한 수차 발전 유닛의 제공에 있다.

본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해서 다음과 같이 구성된다.

즉 본 발명 1의 수차 발전 유닛은, 수로에 설치되는 소형의 수차 발전 유닛으로서, 상기 수로(2)의 유입측에 유입실(5)을 구성하고, 상기 수로(2)에 설치되는 프레임(4)과, 상기 프레임(4)에 보유되고 상기 수로(2)의 상류 수면보다 저부측에 가라앉혀지고 상기 유입실(5)에 유입하는 수류에 의해 회전이 자유로운 수차(6)와, 상기 프레임(4)의 상부에 설치되고 상기 수차(6)에 접속되어 회전 구동되는 발전기(15)와, 상기 프레임(4) 내의 상부에 설치되고, 만곡 형상을 이루어 상기 유입실(5)을 덮는 쓰레기를 제거하기 위한 스크린(10)과, 상기 수차(6)의 블레이드 휠(blade wheel)(6a)의 회전 방향을 따라 상기 프레임(4)의 하부에 곡면 형상으로 설치되고, 상기 블레이드 휠(6a)과의 사이에 물을 상기 블레이드 휠(6a)의 블레이드 날개면에서 받도록 유입측으로부터 유출측을 향해 연속적으로 작아지는 간극을 가지고 배치되는 하부 벽판(9)과, 상기 수차(6)를 사이에 두고 상기 하부 벽판(9)과 대향하는 상기 프레임(4) 내의 상부에 위치하고, 상기 수차(6)의 블레이드 휠(6a) 선단부의 접선 방향으로 근접하여 배치되고, 상기 유입실(5)의 유입수를 충돌시키고 낙하시켜서 상기 블레이드 휠(6a)에 도입하는 상부 벽판(8)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명 2의 수차 발전 유닛은 본 발명 1에 있어서, 상기 하부 벽판(9)은 상기 프레임(4)에 지축(支軸)(13)을 통해 요동이 자유로운 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명 3의 수차 발전 유닛은 본 발명 1 또는 2에 있어서, 상기 프레임(4)은, 상기 프레임(4)의 측면부에 상기 수로(2)의 수류를 상기 프레임(4) 내부로 유도하기 위한 안내판(7)이 상기 수로(2)의 양측의 측벽(3)에 걸쳐 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명 4의 수차 발전 유닛은 본 발명 1 또는 2에 있어서, 상기 프레임(4)의 하부는, 수류를 통과시키는 유로인 통과로(4d)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명 5의 수차 발전 유닛은 본 발명 1 또는 2에 있어서, 상기 프레임(4)의 하부는, 상기 수로(2)의 저부(2a)에 퇴적되는 토사를 배출하여 하류로 흘려보내기 위한 유로이고, 개폐 밸브를 가지는 토사 토출 밸브(19)를 설치하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명 6의 수차 발전 유닛은 본 발명 1 또는 2에 있어서, 상기 스크린(10) 상부에는, 쓰레기와 남은 물의 통과를 가능하게 하는 공간부(11)를 상기 프레임(4) 내에 설치한 것을 특징으로 한다.

본 발명 7의 수차 발전 유닛은 본 발명 1 또는 2에 있어서, 상기 상부 벽판(8)은, 상기 수차(6)에 대향하여 연직 방향으로 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명 8의 수차 발전 유닛은 본 발명 1 또는 2에 있어서, 상기 수차(6)는, 수류가 상기 블레이드 휠(6a) 외주로부터 유입되고, 상기 블레이드 휠(6a)의 중앙부를 관류(貫流)하고 상기 블레이드 휠(6a)을 압압하고, 상기 블레이드 휠(6a)의 외주로 흐르는 것인 것을 특징으로 한다.

본 발명 9의 수차 발전 유닛은 본 발명 1 또는 2에 있어서, 상기 수차(6)는, 상기 블레이드 휠(6a)의 블레이드 간격이 상기 스크린(10)을 통과한 쓰레기의 통과를 가능하게 하는 간극을 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명 10의 수차 발전 유닛은 본 발명 1 또는 2에 있어서, 상기 하부 벽판(9)은, 상부가 상기 상부 벽판(8)측으로 튀어나오고 상기 상부 벽판(8)과의 사이에 유수가 상기 블레이드 휠(6a)의 블레이드 사이에 집중하여 흐르는 구성으로 하고, 상기 프레임(4) 내에 유입한 수류를 상기 상부 벽판(8)에 충접(衝接)시켜 낙하시키고 상기 블레이드 휠(6a)의 접선 방향으로 도입하는 구성의 돌출 형상부(9a)로 한 것을 특징으로 한다.

본 발명 11의 수차 발전 유닛은 본 발명 1 또는 2에 있어서, 상기 상부 벽판(8, 32)은, 상하 방향으로 높이 위치 조정하고, 유입구(31)의 면적을 바꿀 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명 12의 수차 발전 유닛은 본 발명 1 또는 2에 있어서, 상기 프레임(4)은, 상기 수로(2)에 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명 13의 수차 발전 유닛은 본 발명 1 또는 2에 있어서, 상기 프레임(4)은, 양쪽 측면부에 안내부(43a)를 가지는 수문의 문짝체(體)(43)와 일체의 구성을 이루고, 상하 방향으로 정자세(定姿勢)로 이동 가능한 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명 14의 수차 발전 유닛은 본 발명 1 또는 2에 있어서, 상기 프레임(4)은, 양쪽 측면부에 안내부(61)를 가지고, 상기 프레임(4)을 상하 방향으로 정자세로 이동 가능하게 하기 위해서 수로측에 고정된 안내체(案內體)(62)를 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명 15의 수차 발전 유닛은 본 발명 3에 있어서, 상기 안내판(7, 58, 59)은, 단부에 지수(止水) 고무(60)를 가지고, 수로측에 고정된 지수판(56, 57)과의 사이에서 겹쳐 있은 것을 특징으로 한다.

본 발명의 수차 발전 유닛은, 일체의 구성으로 수차의 블레이드 휠에 대해 효과적인 수류로 되는 것 같은 구성으로 하고, 수차의 회전 토크가 높고 안정된 유닛으로 되었다. 또, 소형의 유닛으로 함으로써 어떠한 수로에도 대응할 수 있는 것으로 되었다. 쓰레기의 처리에 있어서는 스크린을 통과하여 수차측에 침입한 자질구레한 쓰레기라도 자연류의 과정 중에서 원활하게 수차 밖으로 배출될 수 있게 되었다. 따라서, 쓰레기에 의해 수차의 회전이 저지되는 것 같은 문제는 피할 수 있어 유지관리가 용이한 유닛으로 되었다.

또, 수차 발전 유닛을 수문의 문짝체와 일체의 구성으로 함으로써, 수문의 승강 장치로 상하로 개폐시킴으로써, 태풍(큰 비) 등에 의한 예상외의 수위 변화에 대응이 가능하게 되어 수로 상류역(上流域)의 물넘침을 방지할 수가 있게 되었다.

또, 수차 발전 유닛을 승강 장치로 상하로 개폐시킴으로써, 태풍(큰 비) 등에 의한 예상외의 수위 변화에 대응이 가능하게 되어 수로 상류역(上流域)의 물넘침을 방지할 수가 있게 되었다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1을 나타내는 수차 발전 유닛의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시의 형태 1을 나타내는 수차 발전 유닛의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시의 형태 2를 나타내는 수차 발전 유닛의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시의 형태 3에 있어서의 하부 벽판의 변형예를 나타내는 수차 발전 유닛의 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 4에 있어서의 상부 벽판을 나타내고, 높이 위치 조정을 가능하게 하는 가동 노즐 형태의 수차 발전 유닛의 부분 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시의 형태 5에서 본체를 수문과 일체 형식으로 승강 가능하게 하는 구성을 나타내는 수차 발전 유닛의 측면 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시의 형태 5에서 본체를 수문과 일체 형식으로 승강 가능하게 하는 구성을 나타내는 수차 발전 유닛의 정면도이다.
도 8은 본 발명의 실시의 형태 6에서 본체를 간단하고 쉽게 승강 가능하게 하는 구성을 나타내는 수차 발전 유닛의 정면도이다.
도 9는 본 발명의 실시의 형태 6에서 본체를 간단하고 쉽게 승강 가능하게 하는 구성을 나타내 수로에 설치된 상태의 수차 발전 유닛의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 실시의 형태 6에서 본체를 간단하고 쉽게 승강 가능하게 하는 구성을 나타내고 수로상의 지상 공간 위치로 끌어올려진 상태의 수차 발전 유닛의 측면 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시의 형태 7에서 저부가 경사면인 수로에 설치된 상태를 나타내는 수차 발전 유닛의 부분 단면도이다.

［실시의 형태 1］

이하 본 발명의 실시의 형태 1을 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시의 형태 1을 나타내는 단면도이다. 도 2는 그 평면도이다. 수차 발전 유닛(1)은 콘크리트로 형성된 수로(2)의 수로측벽(3)에 고정하여 설치되는 것이다. 수로(2)를 흐르는 수류는 수위가 높은 상류측으로부터 수위가 낮은 하류측으로 완만한 구배를 이루어 흐르고 있다. 이 수차 발전 유닛(1)은 강판 등의 금속제의 프레임(4)이 수로(2)의 저부(2a) 및 수로측벽(3)에 고정되어 설치되어 있다. 프레임(4)에는 수차(6)가 배치되어 수납되어 있다.

수차 발전 유닛(1)은 수류에 대해 프레임(4)의 상류측에 개구된 유입실(5)을 구성하고, 쓰레기가 제거되어 이 유입실(5)에 유입한 물을 연직 방향(중력 방향)으로 낙하시켜 위치 수두(水頭)로부터 속도 수두로 변환시키고 있다. 이 낙하 수류를 수차(6)의 블레이드 휠(6a)의 블레이드에 맞혀 블레이드 휠(6a)을 회전시켜 발전하는 것이다. 수로(2)는 콘크리트로 형성되어 있는 양측 벽면과 저면부의 3면으로 이루어지고, 단면 형상이 コ자 형상, 또는 역사다리꼴 형상의 3면 수로이다. 다만, 이 3면 수로는 설치 장소에 따라서는 수차 발전 유닛(1)을 설치하는 부근만을 콘크리트로 형성하는 경우도 있다. 수차 발전 유닛(1)은 이러한 수로(2)에 고정되고, 저낙차, 작은 수량이라도 발전 가능하게 하는 것이다.

수차 발전 유닛(1)은 외부를 강판의 프레임(4)으로 구성하고 있고, 본 예에서는 주로 수로(2)의 저부(2a)에 설치되어 고정되어 있다. 이 프레임(4)은 강판인 양측의 측면부판(4a)과 저면부판(4b)과 상면부판(4c)으로 구성되어 있다. 즉, 개략하면 상자 모양의 프레임(4)은 4방향이 판재로 덮여지고, 물이 흐르는 방향인 2방향으로 개구되어 있게 된다. 이 프레임(4)의 내부에는 대향하는 측면부판(4a)의 사이에 회전축을 통해 회전이 자유롭게 지지된 블레이드 휠(6a)이 배치되어 있다. 이 블레이드 휠(6a)의 기본 구조는 공지의 구성의 것이고 중심축에 방사상(반경 방향)으로 복수의 원호 형상으로 날개를 이루는 블레이드를 가지는 것이다.

블레이드 휠(6a)은 여러 가지의 형태가 있고 공지이지만, 본 실시의 형태 1에 있어서는 화살표로 물의 흐름을 나타내듯이, 수류가 블레이드 휠(6a)의 외주로부터 유입되고, 블레이드 휠(6a)의 중앙부를 관류하고, 이 블레이드를 압압하고 블레이드 휠(6a)의 외주로 흐르는 구성의 수차, 이른바 크로스플로우(cross flow) 형태의 수차이다. 크로스플로우 형태의 수차는 공기 조절용 다익(多翼) 팬(fan)과 같이 스트립(strip) 모양의 긴 블레이드가 원반에 복수 장착된 형상의 수차이다. 파이프 등의 배관 중에 설치되고, 파이프로부터 방출되는 물 중에서 블레이드가 회전함으로써 동력을 얻어, 충동 수차와 반동 수차의 쌍방의 성질을 가지고 있다.

이에 반해 본 실시의 형태 1에 사용하는 수차는, 일반적인 크로스플로우 형태의 수차와 달리, 파이프 등의 배관 중에 설치되는 것은 아니다. 개방된 수로에 설치되고, 수로의 쓰레기의 통과를 가능하게 하기 위해, 종래의 크로스플로우 형태의 수차에 있어서의 블레이드 매수가 30매 전후인데 반해, 블레이드 매수를 12~16매의 범위로 설정(본 실시의 형태에서는 12매)으로 하여 블레이드 휠(6a)의 블레이드 매수를 줄이고 블레이드 간격을 넓게 한 수차이다. 이에 의해 블레이드 휠(6a)의 중앙부에서의 물의 통과성이 좋아지고, 또한 쓰레기의 통과성도 좋아진다.

수차(6)의 블레이드 휠(6a)의 하방의 대략 반을 수로에 가라앉히고, 블레이드 휠(6a)의 외주로부터 블레이드 휠(6a)의 중앙부로 유입한 수류를, 재차 중앙부로부터 블레이드 휠(6a)의 외주 방향으로 토출시키고, 블레이드 휠(6a)을 회전시키는 구성으로 되어 있다. 이에 의해 수류는 유입할 때와 유출할 때의 양쪽 모두의 흐름으로 블레이드 휠(6a)을 구동한다. 이 결과, 블레이드 휠(6a)에 대해, 연직 방향으로부터의 낙하에 수반하는 중력에 의한 작용과 수류의 운동 에너지에 의한 반동 작용으로 효율적으로 블레이드 휠(6a)에 회전력을 주게 된다.

프레임(4)의 저면부판(4b)은 수로(2)의 저부(2a)로부터 약간의 간극을 배치하여 설치되어 있다. 또, 프레임(4)의 유입구측의 측면부판(4a)의 상류측에는 수로(2)의 수류를 안내하기 위한 2매의 안내판(7)이 설치되어 있다. 구체적으로는 이 측면부판(4a)의 상류측의 단부에는 안내판(7)의 일단이 고정되어 있다. 안내판(7)의 타단부는 수로(2)의 수로측벽(3)에 고정되어 있다. 따라서, 수로(2)를 흐르는 수류는 양쪽 안내판(7)에 안내되어 수차에 흘러들게 된다. 도 2의 평면도에 나타내듯이, 양쪽 안내판(7)은 평면으로부터 ハ자 형상으로 배치되어 있다. 양쪽 안내판(7)은 수로(2)에서의 일종의 방죽의 역할을 하고 있다. 저면부판(4b)은 수로(2)의 저부(2a)에 강고하게 고정되어 있으므로, 프레임(4)은 수류의 저항이 있어도 밀려 흘러가는 일은 없다.

프레임(4) 내의 블레이드 휠(6a)의 상부 위치에는 이 블레이드 선단의 접선 방향(블레이드 날개면의 연장 방향)에 근접하여 상부 벽판(8)이 연직 방향을 향해 고정되어 배치되어 있다. 수류의 유입실(5)의 하부로부터 수차(6)의 블레이드 휠(6a)의 외주를 따르도록, 또한 하방을 향해, 블레이드 휠(6a)과의 사이에서, 간극을 가지고 하부 벽판(9)이 배치되어 있다. 이 간극은 유입측으로부터 유출측을 향해 연속적으로 작아지고 있다. 즉, 물을 상기 블레이드 휠(6a)의 블레이드 날개면의 대략 직각 방향으로 충접(衝接)시키도록, 즉 하부 벽판(9)은 블레이드 휠(6a)과의 사이에 적절한 간극으로 되도록 배치되어 있다.

프레임(4)의 내부는 수류의 흐름을 효과적으로 하기 위해서 이 하부 벽판(9)과 상부 벽판(8)으로 블레이드 휠(6a)을 끼우고, 또한 그 양측을 측면부판(4a)으로 둘러싼 공간인 유입실(5)을 형성하고 있다. 수로(2)의 상류로부터 흘러 들어온 수류는 이 유입실(5)의 상부 벽판(8)에 충돌하고, 이에 안내되어 직하로 낙하하고 전술한 것처럼 물을 블레이드 휠(6a)의 접선 방향에 대해 적절한 각도가 되도록 도입하고, 블레이드 휠(6a)의 날개면을 압압하고 블레이드 휠(6a)을 도에 나타내는 시계 방향(도 1의 도시상)으로 회전시킨다. 이러한 구성으로 함으로써 낙하 수류에 더하여 블레이드 휠(6a)과 하부 벽판(9)의 간극에 유입된 수류도 블레이드 이면에 충접하는 것을 방지하고, 또한 블레이드 날개면에 충접하여 대부분의 수류는 블레이드 휠(6a)의 중앙부로 유도된다. 유출측의 단부의 간극은 작기 때문에, 수류의 쓸데없는 방출은 적게 되고, 또 수류 마찰도 작고, 결과적으로 수차의 회전 효율을 높이고 있다.

상부 벽판(8)의 설치 구성은 전술과 같이 블레이드 휠(6a)의 블레이드 선단의 접선 방향으로 하고 있고, 또한 연직 방향으로 설치하고, 수류를 이 상부 벽판(8)에 충접시켜 하방향으로 낙하시키는 것이다. 이 낙하에 의한 수류는 효율적으로 블레이드의 날개면에 중량체로서 충접하게 된다. 바꾸어 말하면, 상부 벽판(8)은 위치 수두를 속도 수두로 변환하는 기능과 상류로부터 흘러 들어오는 수류를 연직 하방으로 방향 변환하는 기능을 하는 것이다. 이 유입실(5)의 상면 개구에는 만곡 형상(원호의 일부)의 스크린(10)이 덮개 모양으로 배치되어 있다. 이 스크린(10)은 수차(6)의 중심으로서 원호 형상으로 되도록 배치되어 있는 바(bar) 스크린이고 상부가 수평이고 상류측이 하부를 따라 커브를 그리는 형상으로 되어 있다.

수류는 복수의 바(bar) 사이을 통해 유입실(5)에 도입되지만, 나무 조각 등의 부유 쓰레기는 이 바(bar)에 걸려 유입실(5)에 유입되지 않는다. 쓰레기가 수류와 함께 흘러 들어오는 경우, 쓰레기는 만곡한 스크린(10) 상을 수류에 의해 밀려나면서 상방의 수평 부위에 가져와지고, 상부의 공간부(11)로부터 에이프런(12)으로 안내되어 수류와 함께 프레임(4) 밖의 하류 방향으로 방류된다. 공간부(11)는 프레임(4) 내에 있고, 스크린(10)과 상면부판(4c)의 사이에 구성되어 있다. 또, 수로(2)의 수량이 많은 경우도 오버플로우(overflow)한 월류(越流)로서 쓰레기와 함께 상부의 공간부(11)를 통과하고 에이프런(12)을 통해 하류로 흐른다. 이 구조에 의해 수로(2)의 수류가 많을 때, 잉여의 수량에 의해 수차(6)에 문제를 일으키는 것 같은 것은 피해진다. 쓰레기는 에이프런(12) 아래에 회수 부재를 설치하여 자연 회수하여 수로 밖으로 꺼내는 것도 가능하다.

쓰레기는 스크린(10)에 머무는 일이 없기 때문에 종래와 같이 스크린에 머문 쓰레기를 제거하는 등의 인위적 작업은 필요없다. 따라서, 수차 발전 유닛(1)에 있어서는 스크린(10)의 쓰레기를 회수하기 위한 유지관리는 필요없다. 수차(6)의 하부에는 전술한 것처럼 프레임(4)의 저면부판(4b)측에 블레이드 휠(6a)의 형상을 따라 하부 벽판(9)이 배치되어 있다. 본 실시의 형태 1에 있어서의 하부 벽판(9)은 하부 벽판(9)의 일단이 프레임(4)의 측면부판(4a)에 설치된 지축(13)에 의해 요동이 자유롭게 지지되고, 요동 가능하게 되어 있다.

이 하부 벽판(9)은 이면으로부터 주로 정압(靜壓)에 의한 압력을 받고 있고, 프레임(4)에 설치된 스토퍼(stopper)(14)에 의해 그 이동은 제한되어 있다. 하부 벽판(9)은 블레이드 휠(6a)의 형상을 따라 반원 형상의 구성으로 되어 있다. 통상적으로 이 하부 벽판(9)은 블레이드 휠(6a)과의 사이에 적절한 간격을 유지하고 있다. 이 하부 벽판(9)은 형상이 블레이드 휠(6a)의 외주에 대응하고, 물이 블레이드 휠(6a)의 접선 방향에 대해 적절한 각도로 도입되는 형상으로 되어 있고, 블레이드 휠(6a)에 유입하는 과대한 수압, 혹은 이물질이 혼입했을 때에 그 압압력에 의해 요동 가능하게 하고 있다. 다만, 하부 벽판(9)은 요동이 자유롭지 않고, 탄성 판재와 같은 가요성의 금속 부재로 구성하면, 반드시 요동 가능하게 설치할 필요는 없다.

스크린(10)을 통과한 자질구레한 쓰레기가 블레이드 휠(6a)의 외주와 하부 벽판(9)의 사이에 끼워져 들어가면, 하부 벽판(9)이 지축(13)을 지점으로 요동하고 블레이드 휠(6a)과의 간극을 눌러 넓히고, 쓰레기는 이 간극으로부터 떨어진다. 예를 들면, 작은 돌덩어리 모양의 딱딱한 쓰레기는 블레이드 휠(6a)을 손상할 우려가 있어 문제의 원인이 된다. 하부 벽판(9)이 열림으로써 이들 쓰레기는 제거된다. 눌러 넓힌 간격은 스크린(10)의 바 폭에 맞추고 있으므로 침입되는 쓰레기는 모두 배출할 수가 있다.

따라서, 쓰레기는 자연류의 과정에서 제거되므로 블레이드 휠(6a)은 이 간극에 끼워진 쓰레기에 의해 회전이 저지되는 것 같은 문제는 피할 수 있다. 하부 벽판(9)을 요동 가능한 구성으로 한 큰 목적은 전술한 것처럼, 이 블레이드 휠(6a)과 하부 벽판(9)의 간극에 쓰레기가 침입했을 때에 하부 벽판(9)을 개방시켜 그 쓰레기를 배출시킨다. 쓰레기가 제거된 후는 블레이드 휠(6a)과 하부 벽판(9)의 간극을 자연스럽게 원래의 상태로 하고, 항상 최적인 가동 상태를 유지하여 수차의 효율화를 도모하고 있다. 유입실(5)에 유입한 수류는 블레이드 휠(6a) 날개면에 충접하면서 블레이드 휠(6a)의 중앙부를 지나 하류로 흐르게 된다. 또, 블레이드 휠(6a)은 블레이드 수를 줄이고 블레이드 사이의 간격을 스크린(10)의 바 폭에 맞추어 넓게 하고 있다. 이 때문에 바(bar) 사이를 통과하여 블레이드 휠(6a)에 유입한 자질구레한 쓰레기는 수류와 함께 블레이드 휠(6a)의 중앙부를 통과하여 하류로 방출 가능하게 되어 있다.

프레임(4)의 상면부판(4c)은 뚜껑 모양의 스테이(stay)를 구성하고, 그 상면에 발전기(15)가 고정되어 있다. 이 상면부판(4c)은 수로(2)의 수류 높이가 만수 때라도 침수되지 않는 높이로 설정되어 있다. 이 발전기(15)와 블레이드 휠(6a)은 롤러체인(roller chain)(16)에 의해 연결되어 있다. 베어링으로 지지된 블레이드 휠(6a)의 회전축과 발전기(15)의 회전축에는 각각 스프로켓(sprocket)(17, 18)이 장착되어 있고, 롤러체인(16)은 이 스프로켓(17, 18)에 무단(無端) 체인으로 하여 감겨져 있다.

한편, 수로(2)에는 부유하는 쓰레기 이외에 토사 등의 이물질도 수로(2)의 저부(2a)를 따라 흐르고 있다. 이 토사 등은 무겁기 때문에 프레임(4)의 하부에 퇴적할 우려가 있다. 이 토사 등을 제거하기 위한 기구가 프레임(4)의 저면부판(4b)에 설치되어 있다. 프레임(4)의 저면부판(4b)은 단면 형상이 직사각형 형상의 공간부(4d)를 가지는 상자 형상으로 되어 있다. 이 공간부(4d)는 관통 구멍이고 수류의 통과를 가능하게 하는 물의 유로를 형성하고 있다. 또한, 이 공간부(4d)는 직사각형 형상이지만 수로 바닥측이 개구된 コ자 형상의 형상이라도 좋다. 프레임(4)의 저면부판(4b)의 상류측의 단부에, 즉 공간부(4d)의 유입구에 개폐가 자유로운 토사 토출 밸브(19)가 설치되어 있다. 이 토사 토출 밸브(19)는 통상은 닫혀 있지만 저부(2a)에 토사 등이 퇴적하면, 토사 토출 밸브(19)를 열면 유입구를 개방 가능한 구조로 되어 있다. 토사 토출 밸브(19)의 개방에 수반하여 공간부(4d)를 통해 수류와 함께 토사 등을 하류로 방출한다.

이 토사 토출 밸브(19)의 개폐 구성은 토사 토출 밸브(19)의 일단에 봉, 와이어, 또는 쇠사슬(19a)를 부착하고, 이 쇠사슬 등을 지상에서 지지해 저부(2a)에 토사 등의 퇴적이 많아졌을 때에 끌어올려지는 구성으로 하고 있다. 따라서, 저부(2a)에 토사 등이 퇴적하면 수동 조작으로 토사 토출 밸브(19)의 밸브를 요동시켜 밸브를 열어 개방한다. 토사 토출 밸브(19)가 개방되면, 토사 등은 수류의 기세로 저면부판(4b)의 공간부(4d)를 관류하고 하류로 흐른다. 이 토사 토출 밸브(19)를 배치함으로써 하부 벽판(9)에의 토사 침수를 방지할 수 있으므로 하부 벽판(9)의 요동 동작에 악영향을 미치는 일은 없다. 또한, 토사 토출 밸브(19)를 배치하지 않고 공간부(4d)를 물이 흐르는 유로로 하고 저부의 모래 등을 상시 흘려도 좋다.

수차 발전 유닛(1)은 이러한 구성으로 되어 있고 다음과 같은 동작을 수반하여 가동한다. 수로(2)의 수류는 먼저 스크린(10)을 통과하여 유입실(5)에 도입된다. 유입실(5)에 도입된 수류는 흐름의 기세로 상부 벽판(8)에 충접한다. 충접한 수류는 하방향으로 낙하, 및 방향 변환되어 속도를 더해 블레이드 휠(6a)의 날개면을 동압(動壓)으로 압압한다. 이 압압을 수반하면서 수류는 블레이드 휠(6a) 외주로부터 블레이드 휠(6a)의 중앙부를 화살표로 나타내듯이 통과하고, 다시 블레이드 휠(6a)의 날개면을 동압으로 압압하고 외주로 유출한다. 이 수류의 압압에 의해 블레이드 휠(6a)은 회전하고 롤러체인(16)을 통해 발전기(15)가 회전한다.

스크린(10)으로 제거된 쓰레기는 오버플로우한 수류와 함께 스크린(10)의 상부의 공간부(11)를 통과하고 에이프런(12)을 통해 하류로 방류된다. 또, 스크린(10)을 쓰레기가 통과하였다고 해도 자연류의 과정에서 블레이드 휠(6a)과 하부 벽판(9)의 간극에 들어간 쓰레기는 하부 벽판(9)의 요동으로 눌러 넓혀진 간극을 거쳐 하류로 방류된다. 또, 블레이드 휠(6a)에 유입된 쓰레기는 수류와 함께 블레이드 휠(6a)의 중앙부를 통과하여 하류로 방출된다. 또한, 수로(2)의 바닥에 퇴적한 토사 등은 프레임(4)의 저면부판(4b)에 설치된 토사 토출 밸브(19)의 인위적 개폐 조작으로 공간부(4d)를 관류시키고 하류로 방류시킨다.

［실시의 형태 2］

이상 상세하게 기술한 것처럼, 본 실시의 형태 1은 기본적으로 이상 설명한 구성으로 되어 있지만, 다음에 실시의 형태 2에 대해서 설명한다. 도 3에 나타내는 것은, 기본적으로 전술과 마찬가지의 구성의 요동 가능한 하부 벽판(9)을 가지는 수차 발전 유닛(20)을 수로 바닥에 단차가 있는 수로(2)에 적용한 예를 나타낸다. 이 실시의 형태 2의 구성은, 수차(6)의 중심부가 수로(2)의 저부(2a)보다 하방에 설치시킨 구성으로 하고, 수로(2)의 저부(2a)가 하부 벽판(9)의 상단부에 위치하는 예이다. 이 예의 경우는 수로의 깊이가 얕은 경우에 적용되고, 스크린(10) 전체를 수로(2)의 수면으로부터 저부(2a)까지의 부위에 걸쳐 설치할 수가 있는 구성으로 되어 있다.

즉, 이 수차 발전 유닛(20)의 상류측(유입측)을 수로단의 단차부에 설치하고, 수류의 낙하 에너지를 효과적으로 이용하는 구조로 하고 있다. 상부 벽판(8)에 수류를 충접시키고 수차(6)를 회전시키는 구성은 전술한 것과 같다. 전술한 것과 마찬가지로 블레이드 휠(6a)과 하부 벽판(9)은 적절한 간극을 유지하고, 쓰레기가 그 간극에 유입되었을 때에는 이 하부 벽판(9)이 요동하여 열림 배제할 수가 있다. 도시하고 있지 않지만, 하부 벽판(9)은 저면부판(4b)에 장착된 스프링 등의 압압재에 의해 프레임(4)에 설치된 스토퍼(14)에 꽉 눌려 이동이 제한되어 있다. 또한, 도 1과 마찬가지로 정압에 의한 압력으로 하부 벽판(9)을 스토퍼(14)에 꽉 눌러 이동을 제한하는 방법도 사용할 수 있다. 스크린(10)의 상부의 공간부(21)가 높게 되어 있지만, 이것은 얕은 수로의 경우 수위 높이의 변동이 큰 것과 얕은 수로라도 전술한 것과 마찬가지로 잉여의 수량이 흐르는 것을 고려하여 높게 하고 있다.

［실시의 형태 3］

도 4는 실시의 형태 3이고, 하부 벽판(9)의 변형예를 나타내는 부분 단면도이다. 블레이드 휠(6a)의 회전 토크를 높이기 위한 하나의 방법이다. 전술한 실시의 형태 1 및 2에 나타내는 것은, 하부 벽판(9)을 블레이드 휠(6a)의 형상을 따라 곡선 형상의 것으로 하고 있지만, 수류는 반드시 모두가 상부 벽판(8)에 충접하는 구성은 아니다. 상부 벽판(8)에 이른 수류의 일부는 상부 벽판(8)에 충접하지 않고 낙하하고, 블레이드 휠(6a)의 블레이드 이면에 충접하여 버릴 우려가 있다. 그래서, 이것을 회피하고 유효하게 낙하 에너지를 얻기 위해, 하부 벽판(9)의 상부를 도 4에 나타내듯이, 상부 벽판(8)측에 적합하도록 평면 형상의 돌출 형상부(9a)를 형성하였다. 돌출 형상부(9a)는 수평으로부터 예각인 각도 θ를 이루고 있다. 즉, 수평으로 흘러 들어오는 수류의 속도 에너지를 수평으로부터 각도 θ만큼 상향의 흐름을 형성하는 것이다. 이에 의해 보다 많은 수류가 상부 벽판(8)에 충접하여 낙하한다. 이에 의해 블레이드 휠(6a)에 대해서의 낙하 에너지를 높이는 것이 가능하다.

전술한 실시의 형태 1 및 2에서는,수류의 일부는 블레이드 휠(6a)의 날개면의 이면에 충접하면 회전 토크를 줄여 수차의 회전 효율을 저하시켜 버릴 우려가 있다. 이것을 피할 하나의 방책으로서 유입실(5)로의 수류는 화살표로 나타내듯이 모두 상부 벽판(8)에 충접시켜 연직 방향으로 낙하시키고, 블레이드 휠(6a)의 블레이드 날개면에 닿도록 유입 스페이스(22)를 구성하고, 확실하게 블레이드 휠(6a)의 날개면에 충접시키는 구성으로 하였다. 이 구성이면 수차의 회전 토크를 높일 수 있는 가능성이 있다. 또, 본 예에 있어서는 돌출 형상부(9a)를 하부 벽판(9)의 일부로 구성한다고 하였지만 이 부위에 추가의 별도의 부재로서 설치해도 좋다.

［실시의 형태 4］

도 5는 전술의 상부 벽판(8)의 상하 방향의 높이 위치 조정을 가능하게 한 수차 발전 유닛(30)을 나타내는 실시의 형태 4의 부분도이다. 전술의 상부 벽판(8)은 상하 방향의 높이 위치를 바꿈으로써 하부 벽판(9)과의 사이의 유입구(31)의 면적을 바꿀 수가 있다. 즉, 이 상부 벽판(8)을 가동 노즐(32)로하여 수차(6)에의 유입량을 바꿀 수가 있다. 이 가동 노즐(32)은 판부재(32a)에 나사를 가지는 2개의 조정봉(32b)의 하단을 용접하고, 또한 그 조정봉(32b)의 위치를 따라 판부재(32a)로부터 2개의 스테이부(stay part)(32c)를 내붙인 구성의 것이다.

이 조정봉(32b)의 상단부는 프레임(4)의 상부에 내붙이고, 조정봉(32b)의 위치 결정이 이루어지게 되어 있다. 이 가동 노즐(32)은 조정봉(32b)의 단부에 나사 넣어진 너트(33)에 의해 프레임(4)의 상부에 지지되고, 이 너트(33)의 위치 조정에 의해 높이가 결정된다. 이 조정 위치는 프레임(4) 상부에서 수차 발전 유닛(30)이 수로 중에 설치되어 있어도 조작을 할 수 있는 수로상의 지상 공간 위치이다.

스테이부(32c)에는 상하 방향으로 슬릿인 안내홈(32d)이 조정봉(32b)의 길이 방향을 따라 설치되어 있다. 이 안내홈(32d)에는 프레임(4)의 양측벽에 지지되는 지지봉(34)이 2개의 스테이부(32c)에 걸쳐 삽입되어 있다. 이 지지봉(34)은 고정되어 있으므로 가동 노즐(32)이 상하 방향으로 이동하여 위치 조정되는 경우라도, 이 지지봉(34)과 상대 이동하면서 가동 노즐(32)의 자세는 보유되게 된다.

이 지지봉(34)이 있음으로써 가동 노즐(32)에 수류의 압력을 받아도 가동 노즐(32)은 높이 조정의 어느 위치라도 지지봉(34)으로 지지되어 넘어지는 일은 없다. 이와 같이 가동 노즐(32)로 구획된 유입구(31)는 수중에서는 수차(6)의 하부에 위치하고 있지만, 이 유입구(31)의 면적을 바꾸기 위한 위치 조정은 지상의 프레임(4) 상부에서 행할 수가 있다. 이 결과, 유지관리도 용이하다.

［실시의 형태 5］

도 6, 도 7은 수차 발전 유닛(40) 본체를 상하 방향으로 승강 가능한 구성으로 한 실시의 형태 5를 나타내는 도이다. 즉, 수차 발전 유닛(40) 본체를 수로로부터 끌어올려 수로상의 지상 공간 위치에서 유지관리, 쓰레기의 제거 등을 가능하게 하는 것이다. 본 실시의 형태 5는 수로(2)에 수문(41)이 설치되어 있는 경우에 효과적인 구성이다. 즉, 수문(41)에는 통상적으로 수문(41)의 문짝체를 상하로 움직여 개폐시키는 승강 장치(42)가 부수되어 설치되어 있으므로 이 승강 장치(42)를 이용하는 것이다.

수차 발전 유닛(40)의 프레임(4)에는 수로(2)의 폭에 맞춘 문짝체(43)를 설치하고, 이 문짝체(43)의 안측(岸側) 양단부에 수문(41)의 안내부(44)에 안내 가능한 내붙임부(43a)를 설치한다. 이 내붙임부(43a)는 안측의 안내부(44)를 따라 상하 방향으로 안내된다. 또한, 이 프레임(4)와 일체의 구성을 이루는 문짝체(43)의 상부에 승강용의 지지도구(45)를 설치한다. 이 지지도구(45)에 잠금(46) 체인, 와이어 등을 설치하고, 승강 장치(42)에 의해 구동시키면 수차 발전 유닛(40) 본체를 상하 방향으로 승강시킬 수가 있다.

도의 2점 쇄선 위치(47)는 승강 장치(42)에 의해 수차 발전 유닛(40)을 수로상의 지상 공간 위치로 끌어올린 상태를 나타내고 있다. 이와 같이 프레임(4)을 문짝체(43)와 일체화시켜 수문(41)의 상하 방향으로 정자세로 안내 가능한 구성으로 함으로써, 수문(41)에도 이 수차 발전 유닛(40)을 거의 원형인 채 적용할 수가 있고, 수차 발전 유닛(40)의 유지관리를 용이하게 할 수가 있다. 또, 통상의 유지관리 이외에도 태풍 등의 이상시에는 이 문짝체(43)를 끌어올리고, 수차 발전 유닛(40)을 지상에 유지하고 그 보전을 행함과 아울러 수로의 흐름을 원활하게 시키고 수로 상류역의 물넘침을 방지할 수 있다. 또, 도시하고 있지 않지만 수로 상류측에 수위계를 설치하고, 수위계의 데이터에 의해 수문을 자동적으로 상하로 움직임으로서 더 물넘침 방지의 효과를 올릴 수 있다.

기존의 수문에 적용하는 경우에는 기존의 문짝체의 일부를 수차 발전 유닛의 구조에 맞추어 변경하고, 이 문짝체와 수차 발전 유닛(40)을 일체적인 것에 구성하면 좋다. 또, 처음부터 수차 발전 유닛(40)을 설치하는 새로운 수문의 형성인 경우에는, 수로에 맞춘 효율이 좋은 구성의 수문 형식의 수차 발전 유닛(40)의 설계를 행하면 좋다. 또, 도시하고 있지 않지만 수차 발전 유닛(40)에 적용한 문짝체로 수로의 수류를 차단하는 경우에는 이 문짝체(43)에 제2의 문짝체를 설치하여 대처할 수가 있다.

［실시의 형태 6］

도 8~도 10에 나타내는 것은 본 발명의 실시의 형태 6이다. 이 실시의 형태 6은 수로의 어느 위치라도 수차 발전 유닛(50)을 설치할 수 있음과 아울러, 수차 발전 유닛(50)을 수로상으로 끌어올려 지상 공간 위치에서 유지관리를 행할 수가 있는 구성이다. 이들의 도에 나타낸 구조는 간이적인 구성의 유지관리용의 승강 장치(51)를 수차 발전 유닛(50)에 걸치게 하여 양안에 설치하고, 전술과 마찬가지로 체인 또는 와이어 등의 승강도구(52)를 통해 수차 발전 유닛(50)을 수로상의 지상 공간으로 끌어올리는 것을 가능하게 한 것이다.

도 8, 도 9는 양안에 수차 발전 유닛(50)을 걸친 위치에 설치된 승강 장치(51)의 프레임체(51a)의 구성을 나타내고 있다. 이 프레임체(51a)는 문형으로 되어 있어, 그 하부는 양안의 콘크리트에 볼트 체결되어 있다. 또, 프레임체(51a) 상부의 중앙부에는 승강 구동체(53) 또는 그 지지체가 설치되게 되어 있다. 이 승강 구동체(53) 또는 그 지지체는 수로(2)에 설치되어 있는 수차 발전 유닛(50)의 상부에 위치하고, 수차 발전 유닛(50)의 상부에 장착되는 장착도구(54)를 통해 수차 발전 유닛(50) 본체를 상하 방향으로 승강시킬 수가 있다.

본 실시의 형태 6은 간이 형식으로 하고 있으므로 승강 구동체(53)는 체인 블록으로 하고 있다. 따라서, 수동으로 체인을 감음으로써 수차 발전 유닛(50)을 수로상의 지상 공간 위치에 용이하게 끌어올릴 수가 있다. 도 10의 2점 쇄선 위치(55)는 지상 공간 위치에 수차 발전 유닛(50)을 끌어올린 위치를 나타낸다. 프레임체(51a)에는 체인 블록 등의 승강 구동체(53)를 설치하는 지지체가 설치되어 있고, 이에 걸음으로써 용이하게 설치하는 것이 가능하다. 또, 도시는 하고 있지 않지만, 프레임체(51a)를 따라 롤러 등을 통해 수평 방향으로 이동시키고 수차 발전 유닛(50)을 안측에 대는 것도 가능하다.

한편, 본 실시의 형태 6의 수로(2)는 수로 단면이 역사다리꼴 형상을 이루고 있다. 따라서 하안의 수로측 면은 경사면(2b, 2c)으로 되어 있다. 이 때문에 수류를 막고 수차측으로 수류를 안내하기 위한 지수판(56, 57)은 수로측 면(2b, 2c)에의 장착면이 경사를 이루고, 또 수로측 단부가 수차측으로 절곡된 형상부(56a, 57b)를 이루고 있다. 이 2개의 지수판(56, 57)은 수로벽의 형상에 맞추어 구성되므로 양안(兩岸)의 수로측벽 형상에 따라서 다르다. 분할되어 있는 각각의 지수판(56, 57)은 수로 양안에 각각 고정되어 있다.

한편, 수차 발전 유닛(50)의 프레임(4)에 장착된 안내판(58, 59)에는 지수 고무(60)가 장착되어 있다. 수차 발전 유닛(50)이 수중에 설치되어 있는 경우에는 이 지수 고무(60)의 단부는 지수판(56, 57)에 겹쳐지고, 지수판(56, 57)측에 수류로 압압되어 있다. 따라서, 수류는 지수판(56, 57)과 지수 고무(60)로 차단되어 효율적으로 수차측의 유입실(5)에 유입되도록 되어 있다.

또, 프레임(4)의 양측벽에는 수로(2)의 양안을 향해 내붙이는 형태로 안내부(61)가 상하 방향을 따라 설치되어 있다. 이 안내부(61)는 수로(2)에 설치된 프레임 구성체(62)의 안내 레일(62a)에 상하 방향 이동이 자유롭게 안내된다. 즉, 이 수차 발전 유닛(50)은 이 안내부(61)에 의해 정자세를 보유하여 승강시킬 수가 있다.

양안에 걸쳐 설치된 승강 장치(51)에 의해 수차 발전 유닛(50)이 승강 중이라도 수류에 의해 흐르게 되는 일 없이 상하 방향의 정자세를 유지할 수가 있다. 이 수차 발전 유닛(50)을 전술의 구성으로 수로상의 지상 공간 위치로 끌어올린 상태가 전술과 마찬가지로 도 10에 나타내는 2점 쇄선 위치(55)와 같이 된다. 이와 같이 본 실시의 형태 6은 수로(2)의 임의 위치에 설치하는 경우에는 양안에 걸치게 하여 승강 장치(51)를 설치하고, 또 프레임(4)에 안내부(61)와 안내판(58, 59)에 지수 고무(60)를 설치함과 아울러, 수로(2)에 상하 방향 안내용의 프레임 구성체(62)를 설치함으로써 간이적인 구조로 유지관리가 용이한 구성으로 하는 것이 가능하다.

또, 통상의 유지관리 이외에도 태풍 등의 이상시에는 이 수차 발전 유닛(50)을 끌어올려 수차 발전 유닛(50)을 지상에 유지하고 그 보전을 행함과 아울러 수로의 흐름을 원활하게 시키고 수로 상류역의 물넘침을 방지할 수 있다. 또한, 예를 들면 커브를 그려 수류의 방향이 변화하는 수로(2)라도, 또 경사면을 가지는 수로(2)라도, 수차 발전 유닛(50)의 설치는 가능함과 아울러, 수로상의 지상 공간 위치에서의 유지관리를 행할 수가 있다. 또, 승강 구동체(53)를 체인 블록으로서 설명하였지만, 다른 수단, 예를 들면 동력이 있는 구동 장치로 해도 좋은 것은 말할 필요도 없다.

［실시의 형태 7］

도 11은 수로의 저부(2a)가 경사(수평에 대해서)져 있는 경우에 적용한 실시의 형태 7을 나타내는 부분 단면도이다. 수차 발전 유닛(1, 50)을 경사진 저부(2a)에 설치하면 수차 발전 유닛(1, 50)은 경사진다. 이것을 방지하는 하나의 수단으로서 프레임(4) 하부에 저부(2a)에 맞추어 상면을 수평으로 한 라이너(liner)(70)를 댄다. 이에 의해 수차 발전 유닛(1, 50)은 수평으로 설치할 수가 있다.

실시의 형태 7은 저부(2a)의 경사가 α°인 경우에 α°의 경사각에 맞추어 제작한 라이너(70)를 프레임(4)의 하부에 설치하고, 수차 발전 유닛(1, 50)의 설치 자세를 수평으로 한 구성을 나타낸 것이다. 이 라이너(70)는 저부(2a)의 경사각에 따라 프레임(4)과 저부(2a)의 사이에 설치하면 좋지만, 각도가 고정적으로 설정되는 경우에는 프레임 저부를 경사면으로 하고 일체의 구성으로 해도 좋다.

<실시예>

본 실시의 형태 6에 의한 수차 발전 유닛으로 얻어지는 발전량의 일례는 이하와 같다.

유량：0.096m³/s(5.76m³/min)

유효 낙차：0.9m

상정 효율：30%

물의 에너지：0.85kw

상정 발전량：0.255kw

1…수차 발전 유닛 2…수로
3…수로측벽 4…프레임
5…유입실 6…수차
7…안내판
8…상부 벽판 9…하부 벽판
10…스크린 15…발전기
19…토사 토출 밸브

Claims

수로에 설치되는 소형의 수차 발전 유닛으로서,
상기 수로(2)의 유입측에 유입실(5)을 구성하고, 상기 수로(2)에 설치되는 프레임(4)과,
상기 프레임(4)에 보유되고 상기 수로(2)의 상류 수면보다 저부측에 가라앉혀지고 상기 유입실(5)에 유입하는 수류에 의해 회전이 자유로운 수차(6)와,
상기 프레임(4)의 상부에 설치되고 상기 수차(6)에 접속되어 회전 구동되는 발전기(15)와,
상기 프레임(4) 내의 상부에 설치되고, 원호 형상을 이루어 상기 유입실(5)을 덮는 쓰레기를 제거하기 위한 스크린(10)과,
상기 수차(6)의 블레이드 휠(6a)의 회전 방향을 따라 상기 프레임(4)의 하부에 곡면 형상으로 설치되고, 상기 블레이드 휠(6a)과의 사이에 물을 상기 블레이드 휠(6a)의 블레이드 날개면에서 받도록 유입측으로부터 유출측을 향해 연속적으로 작아지는 간극을 가지고 배치되는 하부 벽판(9)과,
상기 수차(6)를 사이에 두고 상기 하부 벽판(9)과 대향하는 상기 프레임(4) 내의 상부에 위치하고, 상기 수차(6)의 블레이드 휠(6a) 선단부의 접선 방향으로 근접하여 배치되고, 상기 유입실(5)의 유입수를 충돌시키고 낙하시켜서 상기 블레이드 휠(6a)에 도입하는 상부 벽판(8)과,
상기 원호 형상의 상기 스크린(10) 상부에는, 쓰레기와 남은 물의 통과를 가능하게 하는 공간부(11)를 상기 프레임(4) 내에 설치한 것을 특징으로 하는 수차 발전 유닛.
제1항에 있어서,
상기 하부 벽판(9)은 상기 프레임(4)에 지축(13)을 통해 요동이 자유로운 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 수차 발전 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 프레임(4)은, 상기 프레임(4)의 측면부에 상기 수로(2)의 수류를 상기 프레임(4) 내부로 유도하기 위한 안내판(7, 58, 59)이 상기 수로(2)의 양측의 측벽(3)에 걸쳐 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 수차 발전 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 프레임(4)의 하부는, 수류를 통과시키는 유로인 통과로(4d)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수차 발전 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 프레임(4)의 하부는, 상기 수로(2)의 저부(2a)에 퇴적되는 토사를 배출하여 하류로 흘려보내기 위한 유로이고, 개폐 밸브를 가지는 토사 토출 밸브(19)를 설치하고 있는 것을 특징으로 하는 수차 발전 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 상부 벽판(8)은, 상기 수차(6)에 대향하여 연직 방향으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 수차 발전 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 수차(6)는, 수류가 상기 블레이드 휠(6a) 외주로부터 유입되고, 상기 블레이드 휠(6a)의 중앙부를 관류하고 상기 블레이드 휠(6a)을 압압하고, 상기 블레이드 휠(6a)의 외주로 흐르는 것인 것을 특징으로 하는 수차 발전 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 수차(6)는, 상기 블레이드 휠(6a)의 블레이드 간격이 상기 스크린(10)을 통과한 쓰레기의 통과를 가능하게 하는 간극을 가지는 것을 특징으로 하는 수차 발전 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 하부 벽판(9)은, 상부가 상기 상부 벽판(8)측으로 튀어나오고 상기 상부 벽판(8)과의 사이에 유수가 상기 블레이드 휠(6a)의 블레이드 사이에 집중하여 흐르는 구성으로 하고, 상기 프레임(4) 내에 유입한 수류를 상기 상부 벽판(8)에 충접시켜 낙하시키고 상기 블레이드 휠(6a)의 접선 방향으로 도입하는 구성의 돌출 형상부(9a)로 한 것을 특징으로 하는 수차 발전 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 상부 벽판(8)은, 상하 방향으로 높이 위치 조정하고, 유입구(31)의 면적을 바꿀 수 있는 가동 노즐(32)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수차 발전 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 프레임(4)은, 상기 수로(2)에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 수차 발전 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 프레임(4)은, 양쪽 측면부에 안내부(43a)를 가지는 수문의 문짝체(43)와 일체형으로 구성하고, 상하 방향으로 이동 가능한 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 수차 발전 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 프레임(4)은, 양쪽 측면부에 안내부(61)를 가지고, 상기 프레임(4)을 상하 방향으로 이동 가능하게 하기 위해서 수로측에 고정된 안내체(62)를 가지는 것을 특징으로 하는 수차 발전 유닛.
제3항에 있어서,
상기 안내판(7, 58, 59)은, 단부에 지수 고무(60)를 가지고, 수로측에 고정된 지수판(56, 57)과의 사이에서 겹쳐 있은 것을 특징으로 하는 수차 발전 유닛.
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