KR102407922B1 - 부유식 이동형 마이크로 수력 발전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전후 방향으로 관통된 통로가 형성된 외측프레임으로 이루어진 프레임부와, 상기 외측프레임의 측방으로 구비되는 앵커부와, 상기 통로에 위치하여 외측프레임에 회전 가능하게 설치된 하나 이상의 수차와, 상기 외측프레임의 상부에 설치되어 수차의 회전에 의하여 전기를 발생시키는 발전기와, 상기 외측프레임에 상부에 인출 가능하게 구비된 손잡이와, 상기 프레임부의 하부에 전후 방향으로 이격되어 회전 가능하게 구비된 복수의 바퀴를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 이동형 마이크로 수력 발전 장치에 관한 것이다.

Description

부유식 이동형 마이크로 수력 발전 장치{FLOATING AND PORTABLE MICRO HYDROPOWER SYSTEM}
본 발명은 수력 발전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휴대가 간편하며, 물에 부유하는 상태로 설치될 수 있으며, 안정성이 향상된 부유식 이동형 마이크로 수력 발전 장치에 관한 것이다.
인간 생활에서 전기는 없어서는 안 될 중요한 요소이며, 이 전기는 주로 화석연료나 원자력에 의해 생산됨으로써 탄소나 방사능으로 인한 대기오염이 심각한 문제로 대두되고 있다. 그에 비해 무공해 자연에너지인 물의 힘으로 전기를 생산하는 수력 발전은 물의 흐름이나 낙차에 의해 발생되는 힘을 이용해 프로펠러를 회전시킴으로써 발전기의 로터를 돌려 발전하는 방법으로 환경오염이 발생되지 않는다.
최근에는 캠핑과 같은 야외 활동 인구가 증가함에 따라 야외에서 필요한 전기를 생산하여 휴대폰 등의 전원으로 활용하려는 수요도 증가하고 있다. 이 수요에 맞추어 강이나 하천, 계곡의 흐르는 물에 설치하는 발전 장치가 개발되고 있으나, 설치가 용이하지 않고, 가지고 다니기가 불편하고, 설치를 위하여 별도의 구조물이 필요한 문제점이 있었다.
대한민국 공개번호 제10-2012-0109933호 공개특허공보
본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 휴대가 간편하고, 물의 깊이에 맞추어 설치가 가능하며, 날개부재가 구비되어 수평 상태로 유지되어 안정되게 설치 가능한 부유식 이동형 마이크로 수력 발전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 위하여, 본 발명은 전후 방향으로 관통된 통로가 형성된 외측프레임으로 이루어진 프레임부와, 상기 외측프레임의 측방으로 구비되는 앵커부와, 상기 통로에 위치하여 외측프레임에 회전 가능하게 설치된 하나 이상의 수차와, 상기 외측프레임의 상부에 설치되어 수차의 회전에 의하여 전기를 발생시키는 발전기와, 상기 외측프레임에 상부에 인출 가능하게 구비된 손잡이와, 상기 프레임부의 하부에 전후 방향으로 이격되어 회전 가능하게 구비된 복수의 바퀴를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 이동형 마이크로 수력 발전 장치를 제공한다.
상기에서, 외측프레임에는 측후방으로 개구된 지지막대공이 형성되어, 상기 앵커부는 지지막대공에 슬라이딩 삽입 가능하게 구비되어, 인출 길이 조절이 가능한 것을 특징으로 한다.
상기에서, 외측프레임에 착탈 가능하게 구비되는 복수의 스크린공이 형성된 스크린본체로 이루어진 스크린이 더 포함되며; 상기 통로의 전방으로 상기 외측프레임에는 통로의 외측의 전방면에 전방으로 돌출되며 상방 절곡된 결합돌기가 네 모서리에 구비되며;
상기 스크린본체의 네 모서리에는 상하 방향으로 연장된 장공 형태의 스크린결합부가 형성되어, 상기 결합돌기가 스크린결합부로 삽입되어, 상기 스크린이 통로의 전방에 설치되고, 수차는 스크린의 후방으로 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 앵커부는 높이 조절하여 설치 가능한 것을 특징으로 한다.
상기에서, 외측프레임의 측방 타측에 회전 가능하게 구비되는 판상의 날개부재를 더 포함하며; 발전을 위하여 외측프레임이 수중으로 설치될 때, 상기 날개부재는 외측프레임의 측방 타측으로 돌출되도록 회전하여 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르는 부유식 이동형 마이크로 수력 발전 장치에 의하면, 가지고 다니기 편하고, 물의 깊이에 맞추어 설치할 수 있고, 날개부재가 구비되어 수평 상태로 유지되어 안정한 상태에서 발전할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따르는 부유식 이동형 마이크로 수력 발전 장치를 도시한 사시도이며,
도 2는 도 1의 "A" 방향에서 도시한 일부 측면도이며,
도 3은 본 발명에 따르는 부유식 이동형 마이크로 수력 발전 장치의 날개부재의 작동 예를 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.
본 발명의 설명에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 개시에 사용되는 모든 용어들은 본 개시를 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 개시에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.
본 발명의 설명에 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.
본 발명의 설명에 사용되는 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.
본 발명의 설명에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "결합되어" 있다고 언급된 경우, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 결합될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 결합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 부유식 이동형 마이크로 수력 발전 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따르는 부유식 이동형 마이크로 수력 발전 장치를 도시한 사시도이며, 도 2는 도 1의 "A" 방향에서 도시한 일부 측면도이며, 도 3은 본 발명에 따르는 부유식 이동형 마이크로 수력 발전 장치의 날개부재의 작동 예를 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.
설명의 편의를 위하여, 이하의 설명에서 도 1의 x 방향을 전 후방으로, y 방향을 측방으로, z 방향을 상하 방향으로 하며, 스크린(190)이 위치하는 쪽을 "전방"이라 하고, 그 반대쪽을 "후방"이라 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르는 부유식 이동형 마이크로 수력 발전 장치(100)는 프레임부(120)와, 수차(130)와, 앵커부(110)와, 손잡이(230)와, 날개부재(220)를 포함하여 이루어진다. 상기 부유식 이동형 마이크로 수력 발전 장치(100)에서 수차(130)의 회전이 발전기(150)로 전달되는 기구는 공지 기술이므로 이에 대한 도시 및 설명은 생략한다.
상기 프레임부(120)는 단면이 사각형인 중공체로 구비된다. 상기 프레임부(120)에는 전후 방향으로 관통된 통로(120a)가 형성된다. 상기 프레임부(120)는 수중에 설치되어 수차(130)가 물에 잠기도록 설치된다.
상기 프레임부(120)는 외측프레임(121)을 포함하여 이루어진다.
상기 외측프레임(121)은 단면이 사각형 형태로 형성된다. 상기 외측프레임(121)에는 전후 방향으로 관통된 통로(120a)가 형성된다. 상기 외측프레임(121)에는 통로(120a)의 상부로 부력체(180)가 더 구비될 수 있다. 상기 부력체(180)는 스티로폼과 같은 발포체 또는 공기주머니 등이 사용될 수 있다.
상기 외측프레임(121)의 하부에는 전후 방향으로 이격되어 회전 가능하게 구비되는 복수의 바퀴(1216)가 구비된다. 상기 바퀴(1216)가 구비됨으로써 부유식 이동형 마이크로 수력 발전 장치(100)의 이동이 용이하다.
상기 수차(130)는 상기 프레임부(120)의 통로(120a)에 위치하여 외측프레임(121)에 회전 가능하게 설치된다. 상기 통로(120a)에 하나의 수차(130)가 설치된 것으로 도시되어 있으나, 상기 수차(130)는 측방향으로 이격되어 복수개 설치될 수 있다.
상기 부유식 이동형 마이크로 수력 발전 장치(100)는 내측에 수차(130)가 회전 가능하게 설치된 프레임부(120)가 물속에 잠겨 흐르는 물에 의해 수차(130)가 회전하고, 수차(130)의 회전은 동력전달부를 지나 발전기(150)로 전달되어, 발전기(150)의 축이 회전되어 전기가 만들어진다.
상기 발전기(150)는 상기 프레임(120)의 상부에 설치되어 수차(130)의 회전에 의하여 전기를 발생시킨다. 상기 발전기(150)는 상기 외측프레임(121)의 상부에 구비된다. 상기 발전기(150)에는 전력선으로 전력변환장치(축전지＋인버터)가 연결된다.
상기 스크린(190)은 상기 외측프레임(121)에 착탈 가능하게 구비되는 복수의 스크린공이 형성된 스크린본체(191)로 이루어진다. 상기 스크린본체(191)의 네 모서리에는 상하 방향으로 연장된 장공 형태의 스크린결합부(193)가 형성된다.
상기 통로(120a)의 전방으로 상기 외측프레임(121)에는 통로(120a)의 외측의 전방면에 전방으로 돌출되며 상방 절곡된 결합돌기(1213)가 네 모서리에 구비된다.
상기 스크린(190)은 상기 통로(120a)의 외측에 형성된 결합돌기(1213)가 스크린결합부(193)로 삽입되며 상기 스크린(190)이 통로(120a)의 전방에 설치되고, 상기 수차(130)는 스크린(190)의 후방으로 위치하게 된다.
상기 앵커부(110)는 프레임부(120)의 측방 일측에 구비된다. 상기 앵커부(110)는 개천 등의 물가에 고정되어 상기 프레임부(120)에 구비되는 수차(130)가 물속에 잠기도록 설치된다. 상기 앵커부(110)가 구비됨으로써 앵커부(110)를 물가에 고정하여 설치할 수 있으므로 설치가 용이하다. 본 발명에 따르는 부유식 이동형 마이크로 수력 발전 장치(100)는 흐르는 물의 유속을 이용하는 것으로 하천에 바로 설치하여 발전할 수도 있다.
상기 앵커부(110)는 알루미늄, 합성수지, 스틸 등으로 제조될 수 있다. 상기 앵커부(110)는 막대 형상이며, 전후 방향으로 연장되어 양단이 외측프레임(121)의 측방 일측면을 향하여 절곡된 형태로 형성된다. 상기 앵커부(110)는 'ㄷ'자 형태로 형성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 외측프레임(121)에는 측방 일측면의 상부에 측방으로 개구된 지지막대공(122)이 형성된다. 상기 지지막대공(122)은 전후 방향으로 이격되어 2개 형성된다. 상기 지지막대공(122)에는 상기 앵커부(110)의 단부가 슬라이딩 삽입 가능하게 구비된다. 상기 앵커부(110)는 지지막대공(122)에 슬라이딩 삽입되어 측방으로 인출 가능하게 구비된다. 상기 앵커부(110)는 지지막대공(122)에 삽입되는 길이에 따라 인출 길이 조절이 가능하다. 상기 지지막대공(122) 내에는 일부가 고무층으로 구비되어 마찰재로 작용할 수 있다. 상기 앵커부(110)를 필요한 길이만큼 슬라이딩 인출하여, 앵커부(110)를 흐르는 물가의 지면에 고정한다.
상기 지지막대공(122)의 하부로 전후 방향으로 이격되며 상하 방향을 따라 이격되어 측방으로 개구된 복수의 설치홈(122a)이 형성될 수 있다. 상기 앵커부(110)의 양측이 각각 사용자가 원하는 높이의 설치홈(122a)에 삽입되어 설치될 수 있다. 따라서 앵커부(110)의 상하 방향으로 높이를 조절하여 설치할 수 있다.
상기 외측프레임(121)의 측방 일측에는 가이드부재(210)가 더 구비될 수 있다. 상기 외측프레임(121)에는 지지막대공(122)의 내측에 상하 방향으로 연장되며 전후 방향으로 서로 이격된 가이드홈(1215)이 형성된다. 상기 가이드홈(1215)의 내측에는 전후 방향으로 확장되며 단면적이 넓게 형성된 안내걸림부(1217)가 형성된다. 상기 가이드부재(210)에는 전후 방향 양측에 상기 가이드홈(1215)을 따라 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 삽입되는 가이드부재돌기(213)가 구비된다. 상기 가이드부재돌기(213) 단부에는 전후 방향으로 돌출된 가이드부재걸림부(215)가 구비된다. 상기 가이드부재걸림부(215)는 상기 안내걸림부(1217)에 걸리도록 구비되고, 가이드부재걸림부(215)가 안내걸림부(1217)에 걸리도록 구비됨으로써 외측프레임(121)으로부터 가이드부재(210)의 이탈이 방지된다.
상기 가이드부재(210)에는 전후 방향 양측에 측방으로 관통된 가이드부재공(211)이 형성되고, 가이드부재공(211)에는 외측프레임(121)을 향하여 턱부를 형성하며 가이드걸림홈(2111)이 형성된다. 상기 가이드걸림홈(2111)은 상기 앵커부(110)의 양단에 앵커부(110)보다 단면적이 넓게 구비되는 앵커부걸림부가 걸리는 크기로 형성된다. 상기 앵커부(110)는 양측이 가이드부재공(211)에 삽입되며, 상기 앵커부(110)는 가이드부재(210)와 함께 상하 방향으로 이동 가능하게 구비된다.
상기 앵커부(110)를 외측프레임(121)에 고정시킬 때에는 상기 앵커부(110)의 양측이 각각 사용자가 원하는 높이의 설치홈(122a)에 삽입시켜 설치하고, 앵커부(110)의 설치 높이를 변경하고자 할 때에는 앵커부(110)를 측방으로 당긴 후 앵커부걸림부를 가이드걸림홈(2111)에 위치시킨 후 가이드부재(210)와 함께 상하 방향으로 이동시켜 설치 높이를 변경한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 외측프레임(121)의 측방 타측에는 손잡이(230)와 날개부재(220)가 더 구비된다.
상기 외측프레임(121)에는 상하 방향으로 연장되어 상단이 상향 개구되며 전후 방향으로 이격된 손잡이삽입부(1219)가 형성된다. 상기 손잡이(230)는 "ㄷ"자 형태로 형성된다. 상기 손잡이(230)는 외측프레임(121)의 상부로 손잡이(230) 양측이 손잡이삽입부(1219)에 슬라이딩 삽입되어 외측프레임(121)의 상부로 상하 방향으로 인출 가능하게 구비된다.
상기 부유식 이동형 마이크로 수력 발전 장치(100)는 손잡이(230)가 구비됨으로써 손잡이(230)를 빼서 파지하고, 하부에 바퀴(1216)가 구비되므로 휴대하여 이동하는 것이 용이하다.
상기 날개부재(220)는 판상이며, 전후 방향으로 유선형으로 형성될 수 있다. 상기 날개부재(220)는 외측프레임(121)의 측방 타측에 회전 가능하게 구비된다. 외측프레임(121)의 측방 타측에는 날개부재(220)가 회전 가능하게 구비되는 회전공간(1214)이 형성되고, 날개부재(220)는 회전공간(1214)의 힌지부(1212)에 의하여 회전 가능하게 구비된다. 상기 회전공간(1214)은 손잡이삽입부(1219)에 연통된다. 상기 날개부재(220)는 날개부재(220)가 펼쳐져 측방으로 돌출된 상태에서 힌지부(1212)에 상향(또는 하향) 돌출된 날개걸림부(221)를 구비한다. 상기 날개걸림부(221)는 상향할 때 내측이 손잡이삽입부(1219)를 통하여 삽입된 손잡이(230)에 마주하여 날개부재(220)는 손잡이(230)에 걸리어 회전할 수 없게 되어 펼친 상태로 유지된다.
상기 손잡이(230)를 인출하면, 날개걸림부(221)의 걸림이 해제되어 날개부재(220)는 도 3의 화살표 방향으로 회전 가능한 상태로 된다. 상기 날개부재(220)는 힌지부(1212)에 토션 스프링(도시하지 않음)이 설치되어 외력이 없으면 도 3의 화살표 방향으로 회전하도록 설치된다.
발전을 위하여 외측프레임(121)이 수중으로 설치될 때, 상기 날개부재(220)는 외측프레임(121)의 측방 타측으로 돌출되도록 회전하여 구비된다. 상기 날개부재(220)가 구비됨으로써, 부유식 이동형 마이크로 수력 발전 장치(100)의 상하 방향 움직임이 억제되고 수평 유지되어 안정된 자세로 발전될 수 있다.
100: 부유식 이동형 마이크로 수력 발전 장치
110: 앵커부 120: 프레임부
130: 수차 180: 부력체
190: 스크린 210: 가이드부재
220: 날개부재 230: 손잡이

Claims (5)

  1. 전후 방향으로 관통된 통로(120a)가 형성된 외측프레임(121)으로 이루어진 프레임부(120)와, 상기 외측프레임(121)의 측방으로 구비되는 앵커부(110)와, 상기 통로(120a)에 위치하여 외측프레임(121)에 회전 가능하게 설치된 하나 이상의 수차(130)와, 상기 외측프레임(121)의 상부에 설치되어 수차(130)의 회전에 의하여 전기를 발생시키는 발전기(150)와, 상기 외측프레임(121)에 상부에 인출 가능하게 구비된 손잡이(230)와, 상기 프레임부(120)의 하부에 전후 방향으로 이격되어 회전 가능하게 구비된 복수의 바퀴(1216)를 포함하며;
    상기 외측프레임(121)에는 측후방으로 개구된 지지막대공(122)이 형성되어, 상기 앵커부(110)는 지지막대공(122)에 슬라이딩 삽입 가능하게 구비되어, 인출 길이 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 부유식 이동형 마이크로 수력 발전 장치(100).
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서, 상기 외측프레임(121)에 착탈 가능하게 구비되는 복수의 스크린공이 형성된 스크린본체(191)로 이루어진 스크린(190)이 더 포함되며; 상기 통로(120a)의 전방으로 상기 외측프레임(121)에는 통로(120a)의 외측의 전방면에 전방으로 돌출되며 상방 절곡된 결합돌기(1213)가 네 모서리에 구비되며;
    상기 스크린본체(191)의 네 모서리에는 상하 방향으로 연장된 장공 형태의 스크린결합부(193)가 형성되어, 상기 결합돌기(1213)가 스크린결합부(193)로 삽입되어, 상기 스크린(190)이 통로(120a)의 전방에 설치되고, 수차(130)는 스크린(190)의 후방으로 위치하는 것을 특징으로 하는 부유식 이동형 마이크로 수력 발전 장치(100).
  4. 제1 항에 있어서, 상기 앵커부(110)는 높이 조절하여 설치 가능한 것을 특징으로 하는 부유식 이동형 마이크로 수력 발전 장치(100).
  5. 제1 항에 있어서, 상기 외측프레임(121)의 측방 타측에 회전 가능하게 구비되는 판상의 날개부재(220)를 더 포함하며; 발전을 위하여 외측프레임(121)이 수중으로 설치될 때, 상기 날개부재(220)는 외측프레임(121)의 측방 타측으로 돌출되도록 회전하여 구비되는 것을 특징으로 하는 부유식 이동형 마이크로 수력 발전 장치(100).
KR1020200188703A 2020-12-31 2020-12-31 부유식 이동형 마이크로 수력 발전 장치 KR102407922B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20120109933A (ko) 2011-03-28 2012-10-09 김성열 부양식 원통형 수차를 이용한 다중 수력발전 시스템
JP2013224592A (ja) * 2012-04-19 2013-10-31 Institute Of National Colleges Of Technology Japan 水力発電装置

Patent Citations (2)

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