KR102267963B1 - 소수력 발전장치 - Google Patents

소수력 발전장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102267963B1
KR102267963B1 KR1020200083019A KR20200083019A KR102267963B1 KR 102267963 B1 KR102267963 B1 KR 102267963B1 KR 1020200083019 A KR1020200083019 A KR 1020200083019A KR 20200083019 A KR20200083019 A KR 20200083019A KR 102267963 B1 KR102267963 B1 KR 102267963B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
water
overflow pipe
inflow
power generation
generation device
Prior art date
Application number
KR1020200083019A
Other languages
English (en)
Inventor
안병준
홍성호
최유진
Original Assignee
코리아엔텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코리아엔텍 주식회사 filed Critical 코리아엔텍 주식회사
Priority to KR1020200083019A priority Critical patent/KR102267963B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102267963B1 publication Critical patent/KR102267963B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B7/00—Water wheels
    • F03B7/003—Water wheels with buckets receiving the liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B11/00—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/06—Stations or aggregates of water-storage type, e.g. comprising a turbine and a pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2220/00—Application
    • F05B2220/70—Application in combination with
    • F05B2220/706—Application in combination with an electrical generator
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

본 발명과 관련된 소수력 발전장치는, 유입부와 방류부 사이의 낙차를 갖는 장소에 설치되는 프레임; 상기 프레임의 상부에 설치되며, 상기 유입부로부터 들어오는 유량을 조절할 수 있게 형성된 유입수량 조절부; 및 발전기에 연결되며, 상기 유입수량 조절부에서 낙하되는 물에 의하여 회전되는 수차부를 포함하고, 상기 유입수량 조절부는, 상기 유입부로부터 들어오는 물이 차오를 수 있게 형성된 유입조; 상기 유입조에 배치되고, 그 상단부가 상기 유입조의 수면보다 낮게 위치함으로써 물이 월류되어 상기 수차부로 보내어질 수 있게 형성된 월류관; 및 상기 유입조의 수면에 부유할 수 있게 구성되며, 상기 월류관의 상단과의 갭을 조절하여 상기 수차부로 보내어지는 유량을 조절할 수 있게 형성된 부유형 조절유닛을 포함할 수 있다.

Description

소수력 발전장치{SMALL HYDRO POWER GENERATOR}
본 발명은 소수력 발전장치에 관한 것이다.
소수력 발전은 물의 낙차와 유량을 이용하여 발전하는 방식이다. 수력발전은 높은 곳의 물이 가지는 위치에너지를 이용하여 전기에너지로 변환시킨다. 물이 있는 지역에서 댐을 건설하여 가두고 큰 낙차를 만들어 발전하는 방식은 국가적으로 발전소를 건설하는 본격적인 방안이다.
한편으로 화석에너지 사용으로 인한 전세계적인 온실가스의 증가 및 기후변화에 대응하여 새로운 에너지 및 재생 에너지의 개발로 관심과 기술개발이 확대되고 있다. 이러한 노력은 여러 산업분야에서 다양하게 이루어지고 있다.
하수 처리장의 경우도 연간 총전력 사용량의 0.5% 이상을 차지할 정도로 에너지 사용이 많은 편이며, 이는 공공하수처리시설의 인건비 다음으로 큰 비중을 차하고 있다. 따라서, 공공하수처리시설의 운영적 측면의 에너지 절감을 위한 방안이 다각도로 모색되고 있다.
이외에도 하천의 농업용 보나 저수지, 도시지역의 음용수 공급을 위한 정수, 수도시설, 정수장이나 하수처리장의 방류수, 산업시설의 공업용수, 해안에 인접한 양어장, 하천과 바다가 접한 하구의 배수문, 폐광지역의 용출수 배출구 등과 같이 다양한 유수(流水) 자원이 존재한다. 이러한 방류수는 대체로 낙차가 크지 않으며, 그러다보니 별다른 활용이 없이 그대로 흘려보내는 실정이다. 소수력 발전은 이러한 저낙차의 수자원을 활용하여 전기를 생산하여 에너지 자립도를 높이는 방안으로서 도입되고 있다. 그런데, 소수력 발전장치의 경우 낙차가 있는 물을 이용하는 것이기는 하나, 안정적인 전력의 생산을 위해서는 수량의 정확한 조절이 필요함에도 기존의 방법은 이를 위한 뚜렷한 제안이 미미하다.
*관련 선행기술
한국 등록특허 제10-1252113호 (2013.04.02 등록)
일본 등록특허 제4853683호 (2011.11.04 등록)
본 발명의 목적은 낙차가 적은 방류수 등을 활용하여 물의 유량을 정밀하게 제어함으로써 전기에너지를 안정적으로 생산하고 전력의 품질을 높일 수 있는 소수력 발전장치를 제시하는데 있다.
본 발명과 관련된 소수력 발전장치는, 유입부와 방류부 사이의 낙차를 갖는 장소에 설치되는 프레임; 상기 프레임의 상부에 설치되며, 상기 유입부로부터 들어오는 유량을 조절할 수 있게 형성된 유입수량 조절부; 및 발전기에 연결되며, 상기 유입수량 조절부에서 낙하되는 물에 의하여 회전되는 수차부를 포함하고, 상기 유입수량 조절부는, 상기 유입부로부터 들어오는 물이 차오를 수 있게 형성된 유입조; 상기 유입조에 배치되고, 그 상단부가 상기 유입조의 수면보다 낮게 위치함으로써 물이 월류되어 상기 수차부로 보내어질 수 있게 형성된 월류관; 및 상기 유입조의 수면에 부유할 수 있게 구성되며, 상기 월류관의 상단과의 갭을 조절하여 상기 수차부로 보내어지는 유량을 조절할 수 있게 형성된 부유형 조절유닛을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 월류관은 복수 개가 이격되게 배치될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 월류관은 원형관 형태로 형성되고, 길이가 가변될 수 있도록 적어도 일부 구간에서 신축이 가능하도록 주름을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 부유형 조절유닛은, 수면에 떠 있는 상태로 유지 가능하도록 부력을 갖는 부력판; 및 상기 월류관과 상기 부력판을 사이를 연결하며, 상기 월류관의 상단과 상기 부력판의 하면 사이의 거리를 가변시킬 수 있게 형성된 갭조절부를 포함할 수 있다.,
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 갭조절부는, 상기 월류관의 상단과 결합되고, 상기 부력판을 관통하여 연장되는 로드부; 및 상기 로드부에 체결되며, 조임량에 의하여 상기 월류관의 상단과 상기 부력판의 하단 사이의 거리를 조절할 수 있게 형성된 나사핸들부를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 월류관은 제1직경을 갖는 제1월류관과 상기 제1직경보다 작은 제2직경을 갖는 제2월류관을 포함하고, 상기 갭조절부는, 상기 제1월류관의 상단과 결합되고, 상기 부력판을 관통하여 연장되는 제1로드부; 상기 제1로드부에 체결되며 조임량에 의하여 상기 제1월류관의 상단과 상기 부력판의 하면 사이의 거리를 조절할 수 있게 형성된 제1나사핸들부; 상기 제2월류관의 상단과 결합되고, 상기 부력판을 관통하여 연장되는 제2로드부; 및 상기 제2로드부에 체결되며 조임량에 의하여 상기 제2월류관의 상단과 상기 부력판의 하면 사이의 거리를 조절할 수 있게 형성된 제2나사핸들부를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제1월류관은 인접된 다른 제1월류관과 브릿지 부재에 의하여 연결되고, 상기 제1나사핸들부는 한꺼번에 상기 제1월류관 및 인접된 제1월류관과 상기 부력판의 하면 사이의 거리를 조절할 수 있게 형성되며, 상기 제2월류관은 인접된 다른 제2월류관에 대하여 비연결 상태로 배치되고, 상기 제2나사핸들부는 상기 제2월류관 및 인접된 제2월류관과 상기 부력판의 하면 사이의 거리를 독립적으로 조절할 수 있게 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 소수력 발전장치는, 상기 유입조의 일정 깊이에 수면과 평행하게 배치되고, 물이 분산하여 상하로 차오를 수 있도록 복수의 홀을 갖는 다공판을 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 다공판은 복수 개가 이격되게 배치되고, 각각의 다공판에 포함된 홀은 인접하는 다공판의 홀과 엇갈리게 배치될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 유입조의 일측에 형성되고, 일정수위 이상의 물을 배수시킬 수 있게 형성된 오버플로부를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 소수력 발전장치는 상기 발전기를 통하여 생산된 전기를 저장할 수 있는 에너지저장장치(ESS)를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 소수력 발전장치는, 상기 수차부를 경유한 물을 저장하여 다음 단계로 보낼 수 있게 형성된 탱크를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 소수력 발전장치는, 상기 부력판을 상하로 안내할 수 있도록 상기 부력판의 모서리 부분에 배치되는 가이드부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 소수력 발전장치에 의하면, 유입수량 조절부를 통하여 수차부로 낙하되는 물을 정밀하게 조절하는 방식으로서, 전기의 안정적인 생산 및 전력의 품질을 향상시킬 수 있다. 이러한 유입수량 조절부는 유입조와 월류관을 포함하고 있으며, 유입조의 수면에 부유하는 부유형 조절유닛을 통하여 월류관의 상단과의 갭을 조절하는 것에 의하여 수위와 관계없이 월류관을 통하여 공급하는 물의 양을 정확하게 제어할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 부유형 조절유닛은 부력판과 갭조절부에 의하여 구성될 수 있으며, 이에 의하여 부력판의 하면과 월류관의 상단 사이의 거리를 가변시킬 수 있다.
본 발명과 관련된 다른 일 예에 의하면, 갭조절부는 로드부와 나사핸들부에 의하여 구성될 수 있으며, 나사방식을 사용하여 거리를 세밀하게 조절할 수 있다.
본 발명과 관련된 다른 일 예에 의하면, 월류관을 직경이 상이한 형태로 복수 개를 나누고 대유량의 조절과 소유량의 조절을 조합하여 정확한 조절효과를 얻을 수 있다.
본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 의하면, 수차부는 소수력 발전에 사용될 수 있지만, 방향을 변경하여 부력 발전에도 활용할 수 있으므로 다용도의 사용이 가능한 장점이 있다.
도 1은 본 발명과 관련된 일 예에 따른 소수력 발전장치(100)의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 소수력 발전장치(100)에서 탱크(115)를 제거한 상태를 보인 사시도이다.
도 3은 본 발명과 관련된 유입수량 조절부(130)의 개략적인 평면도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도이다.
도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 단면도이다.
도 6은 도 4의 Ⅵ-Ⅵ선에 따른 단면도이다.
도 7은 도 3의 Ⅶ-Ⅶ선에 따른 단면도로서, 작동상태를 보인 개념적으로 보인 도면이다.
도 8은 본 발명과 관련된 소수력 발전장치(100)의 개념적인 작동상태도이다.
도 9는 본 발명과 관련된 다른 일 예로서, 수차부(220)를 활용한 부력 발전장치(200)를 보인 개략적인 사시도이다.
도 10은 도 9의 부력 발전장치(200)의 단면도로서, 작동상태를 개념적으로 보인 도면이다.
이하, 본 발명과 관련된 소수력 발전장치를 첨부한 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명과 관련된 소수력 발전장치는 낙차가 상대적으로 작은 하수처리장의 방류수, 인근의 보나 저수지 또는 산업시설에서의 공업용수의 방류장 등에 설치될 수 있다.
도 1 및 도 2와 같이, 본 발명과 관련된 소수력 발전장치(100)는 낙차가 있는 장소에 설치되기 위한 프레임(110)과, 프레임(110)의 내부에 설치된 수차부(120) 및 프레임(110)의 상부에 설치된 유입수량 조절부(130)를 포함할 수 있다.
프레임(110)은 유입부(101)와 방류부(102) 사이의 낙차를 갖는 장소에 설치될 수 있는 형태로서, 금속 보강부재를 조립 또는 용접에 의하여 제조할 수 있다. 프레임(110)의 내측에는 수차부(120)를 경유한 물을 저장하여 다음 단계로 보낼 수 있게 형성된 탱크(115)가 구비될 수 있다. 탱크(115)는 방류된 용수의 사용 환경에 따라 생략될 수도 있다.
프레임(110)의 상부에는 유입부(101)로부터 들어오는 유량을 조절할 수 있게 형성된 유입수량 조절부(130)가 배치된다. 유입수량 조절부(130)의 일측에는 유지 및 점검을 위한 그레이팅(116) 및 난간부(117)가 설치될 수 있다.
수차부(120)는 휠(121) 및 복수의 버킷(122)을 포함하는 형태로서, 유입수량 조절부(130)로부터 배출되는 물을 받아 회전될 수 있게 되어 있다. 물을 채운 버킷(122)은 하사점에서 비워질 수 있게 턴오버(125)가 배치될 수 있다. 이러한 턴오버(125)에는 저항을 줄일 수 있도록 롤을 포함할 수 있다.
도 3 내지 도 7은 본 발명과 관련된 유입수량 조절부(130)를 보인 도면들이다. 이들 도면에 도시된 것과 같이, 유입수량 조절부(130)는 유입부(101)로부터 들어오는 물이 차오를 수 있게 형성된 유입조(131)와, 유입조(131)에 배치되는 복수의 월류관(141, 145) 및 부유형 조절유닛(150)을 포함할 수 있다.
유입조(131)는 유입부(101)로부터의 물이 곧바로 수차부(120)로 보내어지지 않고 정류된(물의 출렁거림을 최소화하고 설정된 유량이 수차부로 공급될 수 있도록 하는 것) 후 보내어지기 위하여 일차적으로 모여지는 공간으로서 기능한다.
월류관(141, 145)은 유입조(131)의 내에 배치되어 있으며, 그 상단부가 유입조(131)의 수면보다 낮게 위치함으로써 물이 월류되어 수차부(120)로 보내어질 수 있게 형성된다. 이러한 월류관(141, 145)을 통한 물의 배출은 부유형 조절유닛(150)에 의하여 일정량만큼 이루어진다. 부유형 조절유닛(150)은 유입조(131)의 수면에 부유할 수 있게 형성되어 있으며, 월류관(141, 145)의 상단과의 갭을 조절하여 수차부(120)로 보내어지는 유량을 조절한다.
월류관(141, 145)은 복수 개가 이격되어 있는 형태로서, 직경이 상대적으로 큰 제1월류관(141)과 직경이 작은 제2월류관(145)으로 나뉠 수 있다. 이들 월류관(141, 145)의 상단은 수면보다 낮게 위치되며, 그에 따라 물이 넘어서 월류관(141, 145)을 따라 낙하된다. 이러한 월류관(141, 145)은 대체로 원형관 형태일 수 있으며, 길이가 가변될 수 있도록 적어도 일부 구간에서 신축이 가능하도록 주름(142, 146)을 각각 포함할 수 있다. 주름(142, 146)은 월류관(141, 145)의 상단과 부유형 조절유닛(150) 사이의 거리 조절시 유입조(131) 내의 물과의 차단이 이루어지면서도 월류관(141, 145)의 길이의 변화를 가능하게 한다.
부유형 조절유닛(150)은 수면에 떠 있는 상태로 유지 가능하도록 부력을 갖는 부력판(151)과, 월류관(141, 145)과 부력판(151) 사이를 연결하는 갭조절부(152, 155)를 가질 수 있다. 부력판(151)은 유입부(101)의 상황에 따라 수위가 가변될 때에도 안정적으로 갭조절부(152, 155)를 통하여 갭을 설정할 수 있게 형성된다. 부력판(151)은 발포수지를 이용하거나 내부가 빈 통 형태로 형성할 수 있다. 부력에 의하여 수면에 떠 있는 상태에서 갭조절부(152, 155)는 월류관(141, 145)의 상단과 부력판(151)의 하면 사이의 거리를 가변시킬 수 있게 구성된다. 이러한 갭조절부(152, 155)는, 월류관(141, 145)의 상단과 결합되고 부력판(151)을 관통하여 연장되는 로드부(153, 156)와, 로드부(153, 156)에 체결되는 나사핸들부(154, 157)를 가질 수 있다. 갭조절부(152, 155)는 월류관(141, 145)의 길이 변화를 유입조(131)의 수면 밖에서 조절할 수 있게 형성된다.
갭조절부(152, 155)는 로드부(153, 156)와, 로드부(153, 156)에 체결되는 나사핸들부(154, 157)로 이루어질 수 있다. 로드부(153, 156)는 그 일단이 월류관(141, 145)의 상단과 결합되어 있으며, 타단은 부력판(151)을 관통하여 연장되어 나사핸들부(154, 157)에 체결된다. 나사핸들부(154, 157)는 조임량에 의하여 월류관(141, 145)의 상단과 부력판(151)의 하면 사이의 거리(G1, G2, G3, G4)를 조절할 수 있게 형성된다. 나사핸들부(154, 157)는 수동 또는 별도의 전동장치에 의하여 자동으로 구현할 수 있으며, 원격에서 제어할 수 있도록 유무선 제어장치에 연결될 수 있다.
월류관(141, 145)은 직경이 큰 제1월류관(141)과 직경이 작은 제2월류관(145)을 포함할 수 있다. 제1월류관(141)과 부력판(151) 사이의 갭의 조절 및 제2월류관(145)과 부력판(151) 사이의 갭의 조절은 각각 제1나사핸들부(154)와 제2나사핸들부(157)에 의하여 별도로 이루어질 수 있다. 도 4와 같이, 제1월류관(141)은 인접된 다른 제1월류관(141)과 브릿지 부재(158)에 의하여 연결되어 있고, 제1나사핸들부(154)는 한꺼번에 복수의 제1월류관(141)과 부력판(151)의 하면 사이의 거리를 조절할 수 있게 형성될 수 있다. 도 3과 같이, 제1나사핸들부(154)는 부력판(151)을 기준으로 4개 위치에 배치될 수 있다. 반면, 제2월류관(145)은, 도 5와 같이, 인접된 다른 제2월류관(145)에 대하여 비연결 상태로 배치되어 있으며, 제2나사핸들부(157)는 제2월류관(145) 및 인접된 제2월류관(145)과 부력판(151)의 하면 사이의 거리(G2, G3, G4)를 독립적으로 조절할 수 있게 되어 있다. 제1나사핸들부(154)에 의하여는 상대적으로 대유량을 조절하고 제2나사핸들부(157)에 의하여는 소유량을 조절함으로써 정확한 유량제어를 통하여 발전량을 일정하게 유지할 수 있다.
유입조(131)의 일정 깊이에는 수면과 평행한 다공판(160)이 배치될 수 있다. 이러한 다공판(160)은 물이 분산하여 차오를 수 있도록 복수의 홀(161)을 포함하는 형태로서, 물이 차오르는 동안 출렁거림을 최소화시키고 그에 따라 월류관(141, 145)과 부력판(151) 사이의 갭을 통하여 물이 설정된 양으로 안정적으로 배출될 수 있게 한다. 다공판(160)은 복수 개가 이격 또는 평행하게 배치될 수 있다. 이때, 복수의 다공판에 포함된 홀은 층간에 서로 엇갈리게 배치함으로써 물의 유로를 복잡하게 하여 출렁거림을 더욱 줄일 수 있다.
부유형 조절유닛(150)이 수면에 떠 있는 상태에서 수면의 변화에 따라 안정적으로 자세를 유지시킬 수 있게 부력판(151)의 모서리 부분에는 가이드부재(170)가 구비될 수 있다. 가이드부재(170)는 부력판(151)을 상하로 안내할 수 있도록 수직방향의 기둥 형태로 형성될 수 있다.
유입조(131)의 일측에는 일정수위 이상의 물을 배수시킬 수 있게 오버플로부(133)가 구비될 수 있다. 이러한 오버플로부(133)는 유입부(101)를 통하여 물의 공급이 과대할 때 일정수위 이상의 물을 배수시킴으로써 전력생산의 편차를 줄이고, 품질을 일정하게 유지시킨다.
도 7 및 도 8과 같이, 유입부(101)로부터 공급된 물은 유입조(131)로 흘러 들어와 차게 된다. 물은 다공판(160)을 통과하는 동안 출렁거림이 줄어들고 고요한 상태로 물이 상승된다. 월류관(141, 145)과 부력판(151) 사이의 틈을 통하여 물은 일정량만큼 월류관(141, 145)으로 넘어가게 된다. 위에서 설명한 것처럼, 갭조절부(152, 155)에 의하여 월류관(141, 145)과 부력판(151)의 하면 사이의 갭은 세밀하게 조절될 수 있으며, 그에 따라 수차부(120)에 방류되는 수량이 정밀하게 조절될 수 있다. 월류관(141, 145)을 통하여 배출된 물은 수차부(120)의 버킷(122)로 낙하되어 휠(121)을 회전시킨다. 휠(121)은 발전기(191)에 연결되어 있다. 발전기(191)의 정격 속도를 맞출 수 있도록 휠(121)과 발전기(191) 사이에는 변속 장치가 구비될 수 있다. 발전기(191)에서 생성된 전기를 일정하게 전력소비자 또는 구매자에게 공급할 수 있도록 별도로 전기를 저장할 수 있는 에너지저장장치(192)가 포함될 수 있다.
도 9는 본 발명과 관련된 다른 일 예로서, 수차부(220)를 활용한 부력 발전장치(200)를 보인 개략적인 사시도이고, 도 10은 도 9의 부력 발전장치(200)의 단면도로서, 작동상태를 개념적으로 보인 도면이다.
본 예에서는 앞에서 설명된 수차부(220)를 부력 발전장치(200)에 적용한 것으로서, 물이 채워져 있는 탱크(210)에 공기파이프(205)를 통하여 압축가스를 공급하면 산기부(206)를 통하여 가스가 버블 형태로 수중으로 배출된다. 버블은 수중에서 상승하면서 수차부(220)의 버킷(222)에 모여지게 되고 버킷(222)에 부력을 제공하게 된다. 그에 따라 휠(221)이 회전하게 된다. 휠(221)의 상부에는 버킷(222)에 모여진 공기가 배출될 수 있도록 별도의 턴오버(225)가 구비될 수 있다. 턴오버(225)를 지난 버킷(222)의 개방면이 하방을 향할 수 있도록 개방면의 반대쪽에는 부력체(223)가 구비될 수 있다. 이러한 수차부(220)는 앞에서의 수차부(220)를 그대로 부력 발전장치(200)에도 적용할 수 있으므로 다용도의 사용이 가능한 장점이 있다.
상기와 같이 설명된 소수력 발전장치는 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되지 않는다. 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
100: 소수력 발전장치 101: 유입부
102: 방류부 110: 프레임
115: 탱크 116: 그레이팅
117: 난간부 120: 수차부
121: 휠 122: 버킷
125: 턴오버 130: 유입수량 조절부
131: 유입조 133: 오버플로부
141, 145: 월류관 142, 146: 주름
150: 부유형 조절유닛 151: 부력판
152, 155: 갭조절부 153, 156: 로드부
154, 157: 나사핸들부 158: 브릿지 부재
160: 다공판 161: 홀
170: 가이드부재 191: 발전기
192: ESS 200: 압축공기 발전장치
205: 공기파이프 206: 산기부
210: 탱크 220: 수차부
221: 휠 222: 버킷
223: 부력체

Claims (13)

  1. 유입부와 방류부 사이의 낙차를 갖는 장소에 설치되는 프레임;
    상기 프레임의 상부에 설치되며, 상기 유입부로부터 들어오는 유량을 조절할 수 있게 형성된 유입수량 조절부; 및
    발전기에 연결되며, 상기 유입수량 조절부에서 낙하되는 물에 의하여 회전되는 수차부를 포함하고,
    상기 유입수량 조절부는,
    상기 유입부로부터 들어오는 물이 차오를 수 있게 형성된 유입조;
    상기 유입조에 배치되고, 그 상단부가 상기 유입조의 수면보다 낮게 위치함으로써 물이 월류되어 상기 수차부로 보내어질 수 있게 형성된 월류관; 및
    상기 유입조의 수면에 부유할 수 있게 구성되며, 상기 월류관의 상단과의 갭을 조절하여 상기 수차부로 보내어지는 유량을 조절할 수 있게 형성된 부유형 조절유닛을 포함하는, 소수력 발전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 월류관은 복수 개가 이격되게 배치된, 소수력 발전장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 월류관은 원형관 형태로 형성되고, 길이가 가변될 수 있도록 적어도 일부 구간에서 신축이 가능하도록 주름을 포함하는, 소수력 발전장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 부유형 조절유닛은,
    수면에 떠 있는 상태로 유지 가능하도록 부력을 갖는 부력판; 및
    상기 월류관과 상기 부력판 사이를 연결하며, 상기 월류관의 상단과 상기 부력판의 하면 사이의 거리를 가변시킬 수 있게 형성된 갭조절부를 포함하는, 소수력 발전장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 갭조절부는,
    상기 월류관의 상단과 결합되고, 상기 부력판을 관통하여 연장되는 로드부; 및
    상기 로드부에 체결되며, 조임량에 의하여 상기 월류관의 상단과 상기 부력판의 하면 사이의 거리를 조절할 수 있게 형성된 나사핸들부를 포함하는, 소수력 발전장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 월류관은 제1직경을 갖는 제1월류관과 상기 제1직경보다 작은 제2직경을 갖는 제2월류관을 포함하고,
    상기 갭조절부는,
    상기 제1월류관의 상단과 결합되고, 상기 부력판을 관통하여 연장되는 제1로드부;
    상기 제1로드부에 체결되며 조임량에 의하여 상기 제1월류관의 상단과 상기 부력판의 하면 사이의 거리를 조절할 수 있게 형성된 제1나사핸들부;
    상기 제2월류관의 상단과 결합되고, 상기 부력판을 관통하여 연장되는 제2로드부; 및
    상기 제2로드부에 체결되며 조임량에 의하여 상기 제2월류관의 상단과 상기 부력판의 하면 사이의 거리를 조절할 수 있게 형성된 제2나사핸들부를 포함하는, 소수력 발전장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1월류관은 인접된 다른 제1월류관과 브릿지 부재에 의하여 연결되고,
    상기 제1나사핸들부는 한꺼번에 상기 제1월류관 및 인접된 제1월류관과 상기 부력판의 하면 사이의 거리를 조절할 수 있게 형성되며,
    상기 제2월류관은 인접된 다른 제2월류관에 대하여 비연결 상태로 배치되고, 상기 제2나사핸들부는 상기 제2월류관 및 인접된 제2월류관과 상기 부력판의 하면 사이의 거리를 독립적으로 조절할 수 있게 형성된, 소수력 발전장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유입조의 일정 깊이에 수면과 평행하게 배치되고, 물이 분산하여 차오를 수 있도록 복수의 홀을 갖는 다공판을 포함하는, 소수력 발전장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 다공판은 복수 개가 이격되게 배치되고, 각각의 다공판에 포함된 홀은 인접하는 다공판의 홀과 엇갈리게 배치된, 소수력 발전장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 유입조의 일측에 형성되고, 일정수위 이상의 물을 배수시킬 수 있게 형성된 오버플로부를 더 포함하는, 소수력 발전장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 발전기를 통하여 생산된 전기를 저장할 수 있는 에너지저장장치(ESS)를 더 포함하는, 소수력 발전장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 수차부를 경유한 물을 저장하여 다음 단계로 보낼 수 있게 형성된 탱크를 더 포함하는, 소수력 발전장치.
  13. 제4항에 있어서,
    상기 부력판을 상하로 안내할 수 있도록 상기 부력판의 모서리 부분에 배치되는 가이드부재를 더 포함하는, 소수력 발전장치.
KR1020200083019A 2020-07-06 2020-07-06 소수력 발전장치 KR102267963B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200083019A KR102267963B1 (ko) 2020-07-06 2020-07-06 소수력 발전장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200083019A KR102267963B1 (ko) 2020-07-06 2020-07-06 소수력 발전장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102267963B1 true KR102267963B1 (ko) 2021-06-23

Family

ID=76599360

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200083019A KR102267963B1 (ko) 2020-07-06 2020-07-06 소수력 발전장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102267963B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6210113B1 (en) * 1998-04-06 2001-04-03 Adolf Ihrenberger Water wheel turbine for water power stations
KR20030046282A (ko) * 2001-12-05 2003-06-12 주식회사 고려기공 저 낙차를 이용한 발전장치
KR20100034129A (ko) * 2008-09-23 2010-04-01 이종식 저낙차 소수력 발전구조

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6210113B1 (en) * 1998-04-06 2001-04-03 Adolf Ihrenberger Water wheel turbine for water power stations
KR20030046282A (ko) * 2001-12-05 2003-06-12 주식회사 고려기공 저 낙차를 이용한 발전장치
KR20100034129A (ko) * 2008-09-23 2010-04-01 이종식 저낙차 소수력 발전구조

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8823195B2 (en) Hydro electric energy generation and storage structure
EP2064441B1 (en) Apparatus for converting energy from wave or current flows using pipes acting as venturi pumps
US7348685B2 (en) Method and apparatus for supplying fresh water and generating electricity by collected rainwater
US20120248776A1 (en) Wave energy extraction system using an oscillating water column attached to the columns of an offshore platform
KR102267963B1 (ko) 소수력 발전장치
RU2629350C1 (ru) Гидроаккумулирующая система
CN106065843A (zh) 海上浮式发电机
CN117952388A (zh) 一种基于最小生态流速的河网活水闸站联合优化调度方法
KR102529650B1 (ko) 저낙차 방류수 및 부력 발전을 이용한 에너지 회수형 하수처리 시스템
KR20050055634A (ko) 구조물 외부의 수위변화에 의한 구조물 내·외부 물과 공기의 압력차이를 발전에 사용하는 조력에의한 청정에너지 생산용 고효율 복합발전장치
KR100814125B1 (ko) 나선암초형 월류파력발전장치
KR20100119743A (ko) 파도의 높낮이를 이용한 파력 발전기
KR102330052B1 (ko) 유수변속에 의한 전력을 생산하는 선박을 이용한 수전해 그린수소 생성시스템
KR101676695B1 (ko) 유도수로를 이용한 다중 수력발전시스템
KR20100042804A (ko) 하수처리장의 방류수를 이용한 소수력 발전설비
CN102153179A (zh) 一种针对污水深度处理的幅流式絮凝设备
KR20070093225A (ko) 수력발전 방법 및 장치
CN102757110B (zh) 污水调节罐内周边浮动堰组合收油装置
CN203866795U (zh) 水轮机主轴密封的备用水源
CN103485964B (zh) 利用浮力串联提升水的循环水力发电方法及系统
KR102375024B1 (ko) 파력 펌프 보조형 해수 양수발전 시스템
WO2013074018A1 (en) Wave power device
JP6840451B1 (ja) 段階減圧式水路型集水型水力発電装置
CN104276679B (zh) 溶氧曝气装置及应用其的水处理设备
KR100555888B1 (ko) 부력과 중력을 이용한 발전장치

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant