KR102563042B1 - 관람차 구조를 기반으로 한 소수력 발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 관람차로부터 착안된 구조 개선에 기인하여 공급된 물을 지정된 장소에 정확히 배수되게 하고, 나아가 물의 정량 공급 및 공급된 물을 누수없이 안정적으로 운반할 수 있어 전기에너지의 효율적 생산에 기여하는 등 기존과 차별화된 구조로부터 비롯되는 취급과 사용, 유지 및 관리 보수의 용이함으로 인해 가동의 편의성 내지 효율성이 극대화되는 관람차 구조를 기반으로 한 소수력 발전기에 관한 것으로, 지면으로부터 기설정 높이에 이르도록 설치되고, 회전축의 지지 기반을 제공하는 한 쌍의 지지대(100);와, 지지대 사이에 개입된 상태에서 축 결합에 기인하여 회전 가능하게 설치되는 회전체(200);와, 회전체의 가장자리를 따라 일정한 등각도 간격으로 복수 배치되고, 회전체의 회전 중에는 상시 수평 상태를 유지하며, 외부로부터 물을 공급받아 중량을 부여하고 기설정 위치에서 물을 배출하여 중량을 제거하여 회전체에 회전력을 부여하는 수용체(300);와, 회전체의 상단에 배치되며, 강이나 하천의 흐름에 인위적 경로를 부여하여 회전체의 상단으로 이동 중인 수용체에 개별 공급되게 하는 공급유닛(400);과, 회전체와 벨트에 의해 연결되어 회전체로부터 출력되는 회전운동에너지를 전기에너지로 환원시키는 발전기(500);와, 회전체의 일측에 설치되어 회전체의 회전이 일정하게 이루어질 수 있도록 유도하는 플라이휠(600);로 구성된다.

Description

관람차 구조를 기반으로 한 소수력 발전기{Small hydro power generator using ferris wheel}

본 발명은 물의 낙차를 기반으로 한 수력을 이용해 전기에너지로 전환하는 소수력 발전기에 관련한 기술사상을 개진한 것으로, 더욱 상세하게는 관람차로부터 착안된 구조 개선에 기인하여 공급된 물을 지정된 장소에 정확히 배수되게 하고, 나아가 물의 정량 공급 및 공급된 물을 누수없이 안정적으로 운반할 수 있어 전기에너지의 효율적 생산에 기여하는 등 기존과 차별화된 구조로부터 비롯되는 취급과 사용, 유지 및 관리 보수의 용이함으로 인해 가동의 편의성 내지 효율성이 극대화되는 관람차 구조를 기반으로 한 소수력 발전기에 관한 것이다.

통상적으로 전기는 수력발전기, 조력발전기, 화력발전기, 원자력발전기, 풍력발전기, 태양광발전기 등의 설비를 통해 얻을 수 있다. 이 중 화력발전기와 원자력발전기는 전기를 생산하는 능력에 있어서 매우 뛰어나지만 가동을 위해 막대한 에너지가 소모되고, 고도의 기술과 인력 및 첨단장비가 요구되는 것은 물론 설치와 유지관리가 까다로우며, 특히 인체와 환경에 유해한 오염원이 발생하는 등 역기능이 존재하기 때문에 향후 점차 배제되어야 할 설비이다.

이에 반해 풍력발전기나 태양광발전기, 수력발전기 등은 인체나 환경에 무해하면서도 적당한 수준의 전기 생산이 가능한 그린에너지로 알려져 있어 국가적인 차원에서 그 보급을 크게 독려하고 있다. 특히, 수력발전기는 물의 위치에너지를 운동에너지로 변환시켜 전기를 생성하는 설비로써 전국에 산재된 강이나 하천 등으로부터 물을 공급받아 가동되므로 친환경 그린에너지의 수급에 큰 도움을 주는 설비 중 하나이다.

일반적으로 수력발전기는 수중에 일부 잠겨있는 상태로 배치되는 회전체와, 회전체의 외주를 따라 일정 간격으로 복수 형성되는 날개로 이루어져 물의 유속에 의해 날개가 밀리면서 회전체가 회전하는 방식으로 이루어지거나, 또는 회전체의 상부에서 낙차하는 물이 회전체의 날개를 가격 및 일부 수용되면서 중량에 의해 회전체가 회전하는 방식으로 이루어진 것이 대부분이다.

일례로 등록특허공보 제10-1460063호 "발전용 수차"가 게재되어 있으며, 해당 기술은

베어링이 결합된 중심축과, 중심축의 양측에 수직방향으로 설치된 환형의 커버판과, 커버판의 내측에 수평방향으로 설치된 원통형 회전드럼 및 회전드럼의 외주를 따라 일정 간격으로 방사상으로 설치된 다수의 날개를 포함한 구성이다. 특히 중심축과 회전드럼은 일정 간격으로 설치된 복수 개의 간살에 의해 연결되고, 간살의 단부에는 무게 증가용 중량부재가 설치되어 있는 구조가 특징이다. 이러한 상기 기술은 수차에 무게 증가용 중량부재를 설치하여 회전력을 증가시켜 수차의 회전이 원활히 이루어지도록 하고, 설치장소 및 사용조건 등에 맞게 중량부재의 수량, 크기 등을 쉽게 변경 설치할 수 있음은 물론 날개의 구조를 개선하여 수압이 날개 전체에 걸리게 함으로써 회전력 증가로 발전 효율이 증대되고, 나아가 자연의 풍부한 수량을 최대로 이용할 수 있도록 구성하였다.

그러나 상기 기술의 회전체는 일정한 등각도 간격 방사형으로 형성된 날개들의 가장자리 외곽에 물의 유속이나 낙차를 집중적으로 가하여 회전시키는 방식인 동시에 물의 저항을 연속적으로 받는 날개의 외곽부의 형태가 밖으로 개방된 구조 있기 때문에 흐르는 물의 유속 또는 물의 낙차 중 극히 일부만이 에너지 효율로 환원되고 나머지는 모두 그냥 흘려보내는 등 낭비요소가 극심한 구조이다.

상기와 같이 기존의 수력발전기는 대체로 강이나 하천에 직접적으로 설치되어 유속에 의해 전기에너지를 수득하거나 댐에 기립 설치되어 낙차에 의해 전기에너지를 수득하는 등 설치 장소가 국한적이였고, 이러한 장소 제한성에도 불구하고 물의 공급 대비 전기에너지의 수득히 현저하게 낮기 때문에 물의 낭비가 걱정없는 장소를 몰색할 수 밖에 없는 실정이였다.

이에 따라 본 발명은 유속 또는 낙차 방식에 관계없이 구동 가능한 소수력발전기의 개발에 착수하게 되었으며, 특히 공급된 물을 누수나 낭비없이 온전하게 회전동력원으로 사용할 수 있는 구조를 기반으로 장소의 제약없이 설비 구축이 가능하고, 전기에너지를 효율적으로 생산할 수 있는 기술을 제공하고자 한다.

등록특허공보 제10-1460063호 "발전용 수차"

본 발명은 상기의 제반 문제점을 보다 적극적으로 해소하기 위하여 창출된 것으로, 물의 공급 대비 전기에너지의 생산 효율이 극히 낮았던 기존의 수력발전기와는 달리, 관람차의 구조에서 착안한 회전체의 구조 개선에 기인하여 물을 일정하게 공급되게 하고, 회전체가 회전하는 동안 공급된 물이 누수없이 안정적으로 운반되게 하며, 운반 중인 물이 지정된 위치에 정확하게 배수되게 함으로써 물의 수급이 제한적이거나 협소한 장소에서도 상당히 유효하고 의미있는 발전 효율을 기대할 수 있는 소수력 발전기를 제공하는 것이 해결과제이다.

상기의 해결 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서 제안하는 관람차 구조를 기반으로 한 소수력 발전기의 구성은 다음과 같다.

본 발명의 소수력 발전기는 지면으로부터 기설정 높이에 이르도록 설치되고, 회전축의 지지 기반을 제공하는 한 쌍의 지지대(100);와, 지지대 사이에 개입된 상태에서 축 결합에 기인하여 회전 가능하게 설치되는 회전체(200);와, 회전체의 가장자리를 따라 일정한 등각도 간격으로 복수 배치되고, 회전체의 회전 중에는 상시 수평 상태를 유지하며, 외부로부터 물을 공급받아 중량을 부여하고 기설정 위치에서 물을 배출하여 중량을 제거하여 회전체에 회전력을 부여하는 수용체(300);와, 회전체의 상단에 배치되며, 강이나 하천의 흐름에 인위적 경로를 부여하여 회전체의 상단으로 이동 중인 수용체에 개별 공급되게 하는 공급유닛(400);과, 회전체와 벨트에 의해 연결되어 회전체로부터 출력되는 회전운동에너지를 전기에너지로 환원시키는 발전기(500);와, 회전체의 일측에 설치되어 회전체의 회전이 일정하게 이루어질 수 있도록 유도하는 플라이휠(600);로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수용체(300)는 회전체(200)의 가장자리에 측방향 개입 설치되는 축(310);과, 축을 매개로 상시 수평을 유지하며 내부에 중공부가 형성된 담수체(320);와, 담수체의 상부에 형성되어 공급유닛으로부터 물을 공급받는 개구부(330);와, 담수체의 하부에 형성되어 설정된 조건 부합 시 수용된 물을 자동 배수되게 하는 출수유닛(340);을 포함한다.

또한, 상기 출수유닛(340)은 담수체(320) 저부에 형성된 출수공(321)을 차폐하는 패킹(341);과, 담수체의 외부에 설치되며 젖힘 여부에 기인하여 패킹의 개방을 유도하는 레버(342);와, 담수체 내부에 설치되는 롤러(343);와, 일측이 레버에 결합되고 타측은 롤러를 거쳐 패킹 상부에 연결되며, 레버의 젖힘 여부에 따른 도르래 원리에 기인하여 패킹을 개방시키는 케이블(344);을 포함한다.

또한, 상기 패킹(341)은 저면에 출수공(321)과 연결되는 스프링(345)을 포함하고, 상기 스프링(345)은 레버(342)에 의해 개방된 패킹(341)을 인장력으로 복귀시켜 출수공(321)을 차폐시키는 것을 더 포함한다.

또한, 상기 공급유닛(400)은 주변에 산재하는 강이나 하천으로부터 물을 급수받는 수로(410);와, 수로의 단부에 설치되며 급수된 물을 하향 인출되도록 경로를 제공하는 연결관(420);과, 연결관으로부터 하향 연장 설치되어 물을 하향 공급되게 하는 주름관 형태의 인출관(430);과, 인출관에 측부 개입되며 좌우 슬라이드 작동 운용에 따라 인출관의 개방과 차폐가 결정되어 선택적으로 물의 공급 여부를 제어하는 제어유닛(440);을 포함한다.

또한, 상기 수로(410)는 주변에 산재하는 강이나 하천으로부터 물을 급수받는 제1수로(411);와, 제1수로의 전방으로부터 이격 배치되어 제1수로가 제공하는 물을 공급받으며, 공급된 물을 연결관(420)으로 인계하는 제2수로(412);와, 제1수로와 제2수로를 연결하며 주름관 형태로 이루어져 인장 내지 수축 여부에 따라 제1수로와 제2수로의 이격 거리를 가변시키는 조절관(413);과, 제1수로에 결합되어 제2수로에 이르도록 수평 배치되는 레일부(414);와, 제2수로에 하향 설치되며, 레일부가 제공하는 경로를 따라 구동하는 구름체(415);를 포함한다.

상술한 구성으로 이루어지는 본 발명에 의하면, 강이나 하천 등으로부터 공급되는 물이 설정된 정량만큼 공급되고, 공급된 물은 수용체에 저장되어 회전체가 회전하는 동안 누수없이 안정적으로 운반되며, 수용체에 수용된 물은 출수유닛을 통해 지정된 장소에 정확히 배수되는 제반 구조에 기인하여 물의 낭비없이 회전동력을 얻을 수 있으므로 전기에너지 생산 효율성이 극대화되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 주름관에 의해 전후에 대한 길이 조절은 물론 상하에 대한 플랙시블한 움직임을 발휘하는 공급유닛의 구조적 특징을 이용하여 강이나 하천 등으로부터 멀리 떨어진 위치에 시설된 회전체와도 충분한 연결이 가능하므로 소수력 발전기의 시설 장소에 대한 제약으로부터 완벽하게 벗어날 수 있어 매우 효과적이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 소수력발전기의 정면도.
도 2는 본 발명이 제안하는 소수력발전기의 측면도.
도 3은 본 발명이 제안하는 수용체의 정면도.
도 4는 수용체의 내부를 정면상에서 나타낸 단면도.
도 5는 출수유닛에 의해 수용체에 담수된 물이 배수되는 구조를 정면상에서 나타낸 단면도.
도 6은 수용체에 물살안정망이 설치됨을 나타낸 단면도.
도 7 내지 도 12는 공급유닛의 작동관계를 나타낸 예시도.

이하, 첨부도면을 참고하여 본 발명의 구성 및 이로 인한 작용, 효과에 대해 일괄적으로 기술하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그리고 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

본 발명은 물의 낙차를 기반으로 한 수력을 이용해 전기에너지로 전환하는 소수력 발전기의 기술사상에 관하여 개시된다.

무엇보다 본 발명은 관람차로부터 착안된 구조 개선에 기인하여 공급된 물을 지정된 장소에 정확히 배수되게 하고, 나아가 물의 정량 공급 및 공급된 물을 누수없이 안정적으로 운반할 수 있어 전기에너지의 효율적 생산에 기여하는 등 기존과 차별화된 구조로부터 비롯되는 취급과 사용, 유지 및 관리 보수의 용이함으로 인해 가동의 편의성 내지 효율성이 극대화되는 관람차 구조를 기반으로 한 소수력 발전기에 관련됨을 주지한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 소수력발전기의 정면도이고, 도 2는 본 발명이 제안하는 소수력발전기의 측면도이며, 도 3은 본 발명이 제안하는 수용체의 정면도이고, 도 4는 수용체의 내부를 정면상에서 나타낸 단면도이며, 도 5는 출수유닛에 의해 수용체에 담수된 물이 배수되는 구조를 정면상에서 나타낸 단면도이고, 도 6은 수용체에 물살안정망이 설치됨을 나타낸 단면도이며, 도 7 내지 도 12는 공급유닛의 작동관계를 나타낸 예시도이다.

도 1과 같이 본 발명의 소수력 발전기는 지면으로부터 기설정 높이에 이르도록 설치되고, 회전축의 지지 기반을 제공하는 한 쌍의 지지대(100);와, 지지대 사이에 개입된 상태에서 축 결합에 기인하여 회전 가능하게 설치되는 회전체(200);와, 회전체의 가장자리를 따라 일정한 등각도 간격으로 복수 배치되고, 회전체의 회전 중에는 상시 수평 상태를 유지하며, 외부로부터 물을 공급받아 중량을 부여하고 기설정 위치에서 물을 배출하여 중량을 제거하여 회전체에 회전력을 부여하는 수용체(300);와, 회전체의 상단에 배치되며, 강이나 하천의 흐름에 인위적 경로를 부여하여 회전체의 상단으로 이동 중인 수용체에 개별 공급되게 하는 공급유닛(400);과, 회전체와 벨트에 의해 연결되어 회전체로부터 출력되는 회전운동에너지를 전기에너지로 환원시키는 발전기(500);와, 회전체의 일측에 설치되어 회전체의 회전이 일정하게 이루어질 수 있도록 유도하는 플라이휠(600);로 구성된다.

상기 지지대(100)는 '人'의 형태를 가지며, 지면으로부터 2개 1조가 입설 설치된다. 상기 지지대(100)는 지정된 장소의 일측에 1개소가 설치되고, 이로부터 설정 거리 이격된 우측에 1개소가 서로 대향된 상태로 설치된다. 상기 지지대(100)는 앙카볼트로 지면에 견고히 고정되며, 상부에는 좌측 지지대와 우측 지지대를 가로 질러 배치되는 회전축(110)을 포함한다.

상기 지지대(100)는 철재로 이루어져 우수한 강도와 내구성을 보유하며, 유속을 기반으로 회전체를 회전시킬 경우 강이나 하천의 수중에 설치되고, 물의 낙차를 기반으로 회전체를 회전시킬 경우 강이나 하천의 주변에 설치될 수도 있다.

상기 회전체(200)는 2개 1조의 지지대(100) 사이로 개입되어 지지대 상부에 배치된 회전축(110)과 결합하여 회전 가능하게 설치된다. 상기 회전체(200)는 원형의 철재 프레임으로써, 2개 1조의 지지대(100) 중 좌측 지지대와 인접하게 배치되는 링 형태의 제1회전체(210) 및 우측 지지대와 인접하게 배치되는 링 형태의 제2회전체(220)로 구성되고, 회전축(110)을 기준으로 제1회전체와 제2회전체의 가장자리에 이르는 구간을 방사형으로 잇는 복수의 보조대(230)로 구성된다.

여기에서 상기 회전축(110)은 회전체(200)의 양측으로 노출되도록 회전체의 폭에 비해 길이가 길게 형성되고, 회전체의 좌측으로 노출된 회전축의 단부에는 플라이휠(600)이 설치되고, 회전체의 우측으로 노출된 회전축의 단부에는 풀리가 설치되어 발전기(500)로부터 연결된 밸트(B)와 연결된다.

상기 수용체(300)는 회전체(200)의 가장자리에 측방향 개입 설치되는 복수의 축(310);과, 축을 매개로 상시 수평을 유지하며 내부에 중공부가 형성된 담수체(320);와, 담수체의 상부에 형성되어 공급유닛으로부터 물을 공급받는 개구부(330);와, 담수체의 하부에 형성되어 설정된 조건 부합 시 수용된 물을 자동 배수되게 하는 출수유닛(340);으로 구성된다.

상기 수용체(300)는 회전체(200)의 가장자리에 기설정 간격으로 복수 설치되고, 상기 담수체(320)는 상부에 축과(310) 결합하는 회전지지체(350)가 더 구비된 것을 포함한다. 상기 회전지지체(350)는 자체적으로 보유한 무게로 담수체(320)에 중량을 부여함으로써 회전체(200)가 회전하는 중에도 담수체가 상시 수평을 유지하도록 도와준다.

상기 수용체(300)는 회전체(200)의 가장자리에 설치된 상태로 회전체의 회전에 의해 지속적으로 시계방향 또는 반시계방향으로 운행이 이루어지고, 이러한 운행으로 수용체가 회전체의 12시방향에 도달할 경우 공급유닛(400)이 물을 제공하고, 수용체(300)는 개구부(330)를 통해 물을 공급받는다. 정량의 물을 공급받은 수용체(300)는 물의 무게로 회전체를 운행되게 하고, 물이 담수된 수용체가 회전체의 6시방향에 도달할 경우 출수유닛(340)이 자동 작동하여 담수된 물을 배수한다.

상기 출수유닛(340)은 담수체(320) 저부에 형성된 출수공(321)을 차폐하는 패킹(341);과, 담수체의 외부에 설치되며 젖힘 여부에 기인하여 패킹의 개방을 유도하는 레버(342);와, 담수체 내부에 설치되는 롤러(343);와, 일측이 레버에 결합되고 타측은 롤러를 거쳐 패킹 상부에 연결되며, 레버의 젖힘 여부에 따른 도르래 원리에 기인하여 패킹을 개방시키는 케이블(344);로 구분 구성된다.

상기 출수공(321)은 담수체(320)이 저부에 형성되어 담수체에 수용된 물이 외부로 배수되게끔 유도하는 통로를 제공한다. 상기 출수공(321)은 사각의 통로 또는 원형의 통로로 이루어지며, 물의 신속한 배수를 위해 직경이 넓게 구성된다.

상기 패킹(341)은 철재와 고무재질로 구성되며, 담수체(320)의 내부에 구비되어 출수공(321)의 상부를 차폐한다. 상기 패킹(341)은 담수체와 일대일 대응하는 형태로 이루어지며, 고무재질이 출수공(321)의 주위에 밀착하여 물의 누수를 완벽하게 방지한다.

상기 패킹(341)과 연결되는 레버(342)와 롤러(343), 케이블(344)은 패킹의 개폐를 목적으로 구성된다. 상기 레버(342)는 담수체(320)의 외측에서 하측방향으로 설정 길이 노출되게 설치되며, 또한 힌지 결합에 의해 회동 가능하게 설치된다. 이러한 레버(342)는 회전체(200)의 운행으로 담수체(320)가 회전체의 6시방향에 도달할 때 회전체 하단에 설치된 걸림블록(240)에 간섭되면서 시계반대방향으로 젖힘이 이루어진다. 상기 케이블(344)은 레버(342)가 젖혀지면서 레버에 의해 잡아당겨지고, 상기 패킹(341)은 롤러(343)와 케이블(344)에 의해 수직으로 들어올려지게 된다.

한편, 상기 패킹(341)은 자체 보유한 무게와 물이 배수되면서 발생하는 유속으로 인해 자발적으로 출수공(321)에 개입되나, 본 발명은 패킹이 출수공에 보다 안정적이며 정확한 위치에 개입되어 완벽한 차폐를 발휘할 수 있도록 출수공과 패킹 사이에 스프링(345)을 더 구성하였다.

도 5와 같이 상기 스프링(345)은 레버(342)에 의해 개방된 패킹(341)을 인장력으로 복귀시켜 출수공(321)을 차폐시킨다.

또한, 도 6과 같이 상기 담수체(320)의 내부에는 내부공간에 상부가 넓게 테이퍼지며 하부는 담수체(320)의 하부와 접하고, 외측으로 다수의 배출공(361)이 형성되는 물살안정망(360)이 더 설치된다.

상기 물살안정망(360)은 물이 투입되는 압력과 더불어 회전체(200)의 운행으로 물이 운반되는 과정에서 물이 흔들리는 등의 요동 현상을 억제함으로써 물이 누수되는 문제를 차단하고, 회전체가 흔들리지 않고 보다 안정적으로 회전할 수 있도록 유도하는 역할을 수행한다.

도 7 내지 도 12는 공급유닛의 작동관계를 나타낸 예시도이다.

도면과 같이 상기 공급유닛(400)은 주변에 산재된 강이나 하천 등으로부터 물을 끌어올려 회전체(200) 상부로 이동된 수용체(300)에 기설정 량 자동 공급하는 장치이다.

이러한 기능의 공급유닛(400)은 주변에 산재하는 강이나 하천으로부터 물을 급수받는 수로(410);와, 수로의 단부에 설치되며, 급수된 물을 하향 인출되도록 경로를 제공하는 연결관(420);과, 연결관으로부터 하향 연장 설치되어 물을 하향 공급되게 하는 주름관 형태의 인출관(430);과, 인출관에 측부 개입되며, 좌우 슬라이드 작동 운용에 따라 인출관의 개방과 차폐가 결정되어 선택적으로 물의 공급 여부를 제어하는 제어유닛(440);으로 구성된다.

상기 수로(410)는 주변 지역에 산재하는 강이나 하천으로부터 물을 끌어 들어들여 설정 장소로 이동할 수 있도록 경로를 안내하는 역할을 수행한다. 상기 수로(410)는 외부와 단절된 관체(Pipe)로 이루어질 수도 있고, 상부가 개방된 일반적인 수로의 형태로 이루어질 수도 있다.

상기 연결관(420)은 수로(410)의 일단에 설치되고, 수로의 저부와 내통되게 설치된다. 상기 수로(410)는 강이나 하천으로부터 끌어들인 물을 수평방향에 대해 운반하는 역할을 수행한다면 상기 연결관은 수평방향으로 이동 중인 물을 하측방향으로 경로를 변경되게 하는 역할을 수행한다.

상기 인출관(430)은 연결관(420)의 하단과 연장 결합되며, 연결관으로부터 회전체(200)의 12시방향으로 이동한 수용체(300) 상단에 이르도록 배치된다. 상기 인출관(430)은 주름관으로 이루어져 수직방향에 대한 길이조절이 가능하게 구성되고, 나아가 좌우방향에 대한 꺽임이 가능하여 수용체(300)의 위치에 적극적으로 대응할 수 있도록 구성된다.

상기 제어유닛(440)은 인출관(430)의 측부에 설치되어 수평방향으로 인입출 작동하는 실린더(441);와, 실린더의 로드에 연장 결합되며 실린더의 작동 여부에 따라 인출관 내부로 진입하여 물의 공급을 차단하는 개폐판(442);으로 구분 구성된다. 상기 실린더(441)는 자동 또는 수동에 의해 개폐되며, 자동실린더의 경우 회전체(200)의 12시방향으로 이동된 수용체(300)를 센서가 감지하여 실린더를 작동시키는 원리로 이루어지고, 수동실린더의 경우 이동 중인 수용체(300)가 실린더에 간섭되어 로드를 밀어내면서 작동시키는 등 실린더의 로드를 인입 내지 인출시킬 수 있는 모든 구조와 원리로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 인출관(430)은 수평이송수단(450)에 의해 좌우에 대한 소정 위치를 이동할 수 있다. 상기 수평이송수단(450)은 소수력 발전기의 주변에 구축된 별도의 구조물(360)에 수평방향으로 설치된 좌우 한 쌍의 LM레일(451);과, 인출관 양측에 설치되며 LM레일이 안내하는 경로를 따라 슬라이드 이동하는 LM블록(452);으로 구성되는 한편, 상기의 구성으로 수평 이동이 허용된 인출관은 외주 어느 일면에 수직방향으로 외향 돌출된 걸림부재(453);를 포함하여 구성되며, 상기 회전체(200)에는 걸림부재와 간섭되도록 상향 돌출된 접촉부재(454);로 구분 구성되는 것을 더 포함한다.

상기 접촉부재(454)는 회전체(200)와 동반 회전하면서 회전체의 12시방향에 도달시 걸림부재(453)에 접촉되고, 이 상태에서 회전체가 계속 회전하면 접촉부재가 걸림부재를 회전방향과 동일한 방향으로 끌려가게 되므로 인출관(430)은 접촉부재와 걸림부재가 접촉하는 동안 수용체(300)를 따라 견인된다. 그리고 상기 접촉부재(454)는 회전체(200)의 운행에 의해 원호 구간으로 이동하는 과정에서 걸림부재(453)와 자연히 나타나는 높낮이 변화에 의해 접촉이 해제되므로 인출관(430)은 본래의 위치로 복귀할 수 있다.

한편, 상기 인출관(430)은 후방에 수축형 코일(455)의 일단이 결합되고, 코일의 타단은 구조물(360)과 결합하여 구조물과 인출관 사이에 인장력이 형성된다. 따라서 상기 인출관(430)은 걸림부재(453)와 접촉부재(454)의 접촉 해제시 코일(455)에 의해 신속하게 본래의 위치로 복귀한다.

상기 수로(410)는 주변에 산재하는 강이나 하천으로부터 물을 급수받는 제1수로(411);와, 제1수로의 전방으로부터 이격 배치되어 제1수로가 제공하는 물을 공급받으며 공급된 물을 연결관(420)으로 인계하는 제2수로(412);와, 제1수로와 제2수로를 연결하며 주름관 형태로 이루어져 인장 내지 수축 여부에 따라 제1수로와 제2수로의 이격 거리를 가변시키는 조절관(413);과, 제1수로에 결합되어 제2수로에 이르도록 수평 배치되는 레일부(414);와, 제2수로에 하향 설치되며, 레일부가 제공하는 경로를 따라 구동하는 구름체(415);로 구성된다.

상기와 같이 주름관 형태로 이루어진 조절관(413)에 의해 제1수로(411)와 제2수로(412)의 길이가 소정 조절된다. 이에 따라 인출관(430)이 배치된 위치와 회전체(200)의 12시방향으로 이동한 수용체(300)의 수직선상이 소정 벗어나더라도 제2수로(412)의 위치를 가변시킴에 따라 인출관의 위치를 수용체(300)의 정확한 수직선상에 위치시킬 수가 있다. 또한, 상기 제2수로(412)는 레일부(414)에 의해 온전히 지탱되고, 제2수로에 결합된 구름체(415)가 레일부가 제공하는 경로를 따라 슬라이드되기 때문에 안정적인 위치 변화를 기대할 수 있다.

한편, 상기 발전기(500)는 회전체(200)로부터 출력되는 회전운동에너지를 전기에너지를 환원시키는 장치로써 상기 회전축(110)의 일측에 하나 또는 다수를 동력전달수단(기어나 체인, 스프라켓 등)를 통하여 연결될 수 있으며, 이때 발전기의 용량과 수량은 출력되는 힘에 따라 달라질 수 있고, 가능하면 출력 대비 발전기의 용량과 수량을 회전체(200)의 저속회전이 가능한 정도로 설정하는 것이 바람직하다.

즉 발전기(500)의 저항을 이용하여 회전체(200)의 회전속도를 최대한 저속으로 움직이게 설정하면 회전체의 회전 중 물의 투입과 배출과정이 좀더 원활하게 이루어질 수 있다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 소수력 발전기는 강이나 하천 등으로부터 공급되는 물이 설정된 정량만큼 공급되고, 공급된 물은 수용체에 저장되어 회전체가 회전하는 동안 누수없이 안정적으로 운반되며, 수용체에 수용된 물은 출수유닛을 통해 지정된 장소에 정확히 배수되는 제반 구조에 기인하여 물의 낭비없이 회전동력을 얻을 수 있으므로 전기에너지 생산 효율성이 극대화된다.

또한, 주름관에 의해 전후에 대한 길이 조절은 물론 상하에 대한 플랙시블한 움직임을 발휘하는 공급유닛의 구조적 특징을 이용하여 강이나 하천 등으로부터 멀리 떨어진 위치에 시설된 회전체와도 충분한 연결이 가능하므로 소수력 발전기의 시설 장소에 대한 제약으로부터 완벽하게 벗어날 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 명확히 하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100. 지지대
200. 회전체
300. 수용체
400. 공급유닛
500. 발전기
600. 플라이휠

Claims (3)

1. 지면으로부터 기설정 높이에 이르도록 설치되고, 회전축의 지지 기반을 제공하는 한 쌍의 지지대(100);
   지지대 사이에 개입된 상태에서 축 결합에 기인하여 회전 가능하게 설치되는 회전체(200);
   회전체의 가장자리를 따라 일정한 등각도 간격으로 복수 배치되고, 회전체의 회전 중 상시 수평 상태가 유지되며, 외부로부터 공급받은 물로 인해 중량을 부여하되, 기설정 위치에서 물의 배출로 중량이 제거되면서 회전체에 회전력을 부여하는 수용체(300);
   회전체 상단에 배치되고, 강이나 하천의 흐름에 인위적 경로를 부여하여 회전체 상단으로 이동 중인 수용체에 물을 개별 공급되게 하는 공급유닛(400);
   회전체와 벨트에 의해 연결되어 회전체로부터 출력되는 회전운동에너지를 전기에너지로 환원시키는 발전기(500);
   회전체의 회전을 유도하는 플라이휠(600);을 포함하고,
   상기 수용체(300)는,
   회전체(200)의 가장자리에 측방향 개입 설치되는 축(310)과,
   축을 매개로 상시 수평을 유지하며 내부가 중공으로 형성되는 담수체(320)와,
   담수체 상부에 형성되어 공급유닛으로부터 물을 공급받는 개구부(330)와,
   담수체 하부에 형성되어 설정된 조건 부합 시 수용된 물을 자동 배수되게 하는 출수유닛(340)을 포함하고,
   상기 출수유닛(340)은,
   담수체(320) 저부에 형성된 출수공(321)을 차폐하는 패킹(341)과,
   담수체의 외부에 설치되며 젖힘 여부에 기인하여 패킹의 개방을 유도하는 레버(342)와,
   담수체 내부에 설치되는 롤러(343)와,
   일측이 레버에 결합되고 타측은 롤러를 거쳐 패킹 상부에 연결되며, 레버의 젖힘 여부에 따른 도르래 원리에 기인하여 패킹을 개방시키는 케이블(344)과,
   상기 패킹(341)은 저면에 출수공(321)과 연결되는 스프링(345)을 포함하고,
   상기 스프링(345)은 레버(342)에 의해 개방된 패킹(341)을 인장력으로 복귀시켜 출수공(321)을 차폐시키는 것을 더 포함하는 관람차 구조를 기반으로 한 소수력 발전기.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 공급유닛(400)은,
   주변에 산재하는 강이나 하천으로부터 물을 급수받는 수로(410)와,
   수로의 단부에 설치되며, 급수된 물을 하향 인출되도록 경로를 제공하는 연결관(420)과,
   연결관으로부터 하향 연장 설치되어 물을 하향 공급되게 하는 주름관 형태의 인출관(430)과,
   인출관에 측부 개입되며, 좌우 슬라이드 작동 운용에 따라 인출관의 개방과 차폐가 결정되어 선택적으로 물의 공급 여부를 제어하는 제어유닛(440)을 포함하고,
   상기 수로(410)는 주변에 산재하는 강이나 하천으로부터 물을 급수받는 제1수로(411)와, 제1수로의 전방으로부터 이격 배치되어 제1수로가 제공하는 물을 공급받으며 공급된 물을 연결관(420)으로 인계하는 제2수로(412)와, 제1수로와 제2수로를 연결하며 주름관 형태로 이루어져 인장 내지 수축 여부에 따라 제1수로와 제2수로의 이격 거리를 가변시키는 조절관(413)과, 제1수로에 결합되어 제2수로에 이르도록 수평 배치되는 레일부(414)와, 제2수로에 하향 설치되며, 레일부가 제공하는 경로를 따라 구동하는 구름체(415)로 구성됨을 특징으로 하는 관람차 구조를 기반으로 한 소수력 발전기.

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