KR102658937B1 - 수력 발전 장치 및 발전 시스템 - Google Patents

Abstract

수력 발전 장치(100)가, 수차(10) 및 발전기(20)를 포함하는 수력 발전 모듈(M)과, 구동부와, 제어 장치를 구비한다. 구동부는, 다음에 나타내는 바와 같은 제1의 상태 및 제2의 상태가 되도록 수력 발전 모듈(M)을 움직일 수 있도록 구성된다. 제1의 상태는, 수차날개(11)의 적어도 일부가 수로의 수중에 존재하여 수로를 흐르는 물의 힘을 받아 수차날개(11)가 회전하고, 발전기(20)에 의해 발전이 행해지는 상태이다. 제2의 상태는, 수차날개(11)의 적어도 일부가 수로의 수면(Uw)보다도 위에 존재하고, 또한, 수차(10)에 대한 수로의 수면(Uw)의 위치가 제1의 상태보다도 낮은 상태이다. 제어 장치는, 수력 발전 모듈(M)이 제1의 상태인 때에 소정의 끌어올림 조건이 성립하면, 상기한 구동부를 제어하여 수력 발전 모듈(M)을 제2의 상태로 한다.

Description

수력 발전 장치 및 발전 시스템

본 발명은, 수력 발전 장치 및 발전 시스템에 관한 것이다.

수력 발전 장치는, 유수가 갖는 운동 에너지를 발전에 이용하는 장치이다. 수력 발전 장치는, 주된 구성으로서, 수로를 흐르는 물의 힘을 받아 회전하는 수차와, 수차와 연결되어 회전 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전기와, 발전기의 출력(나아가서는, 발전량)을 제어하는 제어 장치를 포함한다.

이러한 수력 발전 장치를 농업용 수로에서 사용하는 경우, 상류로부터 표착(漂着)하는 이물(異物)(예를 들면, 수초(水草), 가지(枝), 및 끈 모양의 쓰레기)이, 수차에 휘감겨 발전량을 저하시키는 요인이 될 수 있다. 이 때문에, 수력 발전 장치에서는, 이물 대책이 중요해진다. 예를 들면, 특개2013-189837호 공보(특허 문헌 1)는, 이물을 제거하기 위한 제진(除塵) 설비를 수차의 설치 장소보다도 상류의 수로에 설치하는 예를 개시하고 있다.

특허 문헌 1: 특개2013-189837호 공보

소형으로 수로(水路)에 간단하게 설치 가능한 소수력(小水力) 발전 장치에서, 상기 특허 문헌 1에 기재되는 바와 같은 어마어마한 제진 설비를 사용하는 것은 비용 상승에 이어진다. 이 때문에, 소수력 발전 장치에서는, 간이적인 제진기를 설치하는 것이 생각된다.

그렇지만, 수차의 상류에 간이적인 제진기(예를 들면, 빗형의 필터)를 설치한 경우, 다소의 이물(예를 들면, 수초 및 쓰레기)은 수차에 흘러 들어간다고 생각된다. 수차에 흘러 도착한 이물은, 그대로 그냥 지나치는 것도 있다면, 수차의 날개(수차날개)에 걸리는 것도 있다. 수차날개에 걸린 이물은, 수류에 의한 수압에 의해 수차날개에 꽉 눌려진 상태가 되고, 수차날개로부터 벗겨지기 어려워진다. 이물은 상류로부터 차례차례로 수차에 표착하기 때문에, 시간의 경과에 수반하여 수차날개에 부착하는 이물의 양은 증가한다. 그리고, 수차날개에 부착한 이물이 증가하면, 수차날개의 회전속도가 저하됨에 의해 수력 발전 장치의 발전 능력(나아가서는, 발전량)이 저하될 수 있다. 따라서 간이적인 제진기는 완전한 이물 대책으로는 되지 않고, 이러한 제진기를 수차의 상류에 설치한 경우에도, 수차에 부착한 이물의 정기적인 제거 작업이 필요해진다고 생각된다. 상기한 바와 같이 수차날개에 꽉 눌려진 이물은 수차날개로부터 벗겨지기 어렵기 때문에, 상기한 수력 발전 장치의 보수는 용이하지 않다고 생각된다.

본 발명은, 상술한 과제를 해결하기 위한 것으로, 그 목적은, 수로를 흐르는 이물에 기인한 발전 능력의 저하를 억제하기 위한 처리를 저비용으로 용이하게 행할 수 있는 수력 발전 장치 및 발전 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에 관한 수력 발전 장치는, 수력 발전 모듈과, 구동부와, 제어 장치를 구비한다. 수력 발전 모듈은, 수로를 흐르는 물의 힘을 이용하여 회전하는 수차날개(水車翼)를 구비하는 수차와, 수차날개의 회전력을 이용하여 발전하는 발전기를 포함한다. 구동부는, 다음에 나타내는 바와 같은 제1의 상태 및 제2의 상태가 되도록 수력 발전 모듈을 움직일 수 있도록 구성된다.

제1의 상태는, 수차날개의 적어도 일부가 수로의 수중에 존재하여 수로를 흐르는 물의 힘을 받아 수차날개가 회전하고, 발전기에 의해 발전이 행해지는 상태이다. 제2의 상태는, 수차날개의 적어도 일부가 수로의 수면보다도 위에 존재하고, 또한, 수차에 대한 수로의 수면의 위치가 제1의 상태보다도 낮은 상태이다.

제어 장치는, 상기한 구동부를 제어하도록 구성된다. 그리고, 제어 장치는, 수력 발전 모듈이 제1의 상태인 때에 소정의 끌어올림(引上げ) 조건이 성립하면, 수력 발전 모듈을 제2의 상태로 하도록 구성된다.

또한, 수로는, 용수로(즉, 인공적으로 만들어진 수로)라도 좋고, 개울(川)이라도 좋고, 바다라도 좋다.

본 발명에 관한 발전 시스템은, 상기한 수력 발전 장치를 이용하여, 유수(流水)가 갖는 운동 에너지를 전력으로 변환하는 해류(海流) 발전 또는 조력(潮力) 발전 또는 파력(波力) 발전을 행하도록 구성된다.

본 발명에 의하면, 수로를 흐르는 이물에 기인한 발전 능력의 저하를 억제하기 위한 처리를 저비용으로 용이하게 행할 수 있는 수력 발전 장치 및 발전 시스템을 제공하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태에 관한 수력 발전 장치를 도시하는 사시도.
도 2는 도 1에 도시한 수력 발전 장치의 수차 근방의 구조를 도시하는 측면도.
도 3은 도 1에 도시한 수력 발전 장치에서, 수면에 대해 수차를 끌어올리도록 회전들보를 회전시킨 상태를 도시하는 도면.
도 4는 수차에 대한 수로의 수면의 위치를 설명하기 위한 도면.
도 5는 도 1에 도시한 수력 발전 장치의 사용시의 상태를 도시하는 도면.
도 6은 도 1에 도시한 수력 발전 장치에서 수차 각도를 0°로 한 상태를 도시하는 도면.
도 7은 도 1에 도시한 수력 발전 장치에서 수차 각도를 예각으로 한 상태를 도시하는 도면.
도 8은 도 1에 도시한 수력 발전 장치에서 수차 각도를 90°로 한 상태를 도시하는 도면.
도 9는 도 1에 도시한 수력 발전 장치에서 발전 제어를 행하기 위한 구성을 도시하는 제어 블록도.
도 10은 도 7에 도시한 상태의 수력 발전 장치의 사시도.
도 11은 도 1에 도시한 수력 발전 장치에 의한 끌어올림 제어를 도시하는 플로우 차트.
도 12는 도 1에 도시한 수력 발전 장치에 의한 끌어내림 제어를 도시하는 플로우 차트.
도 13은 본 발명의 실시의 형태에 관한 수력 발전 장치에 의한 끌어내림 제어의 제1의 변형례를 도시하는 플로우 차트.
도 14는 본 발명의 실시의 형태에 관한 수력 발전 장치에 의한 끌어내림 제어의 제2의 변형례를 도시하는 플로우 차트.
도 15는 제2의 상태에서 수차날개를 진동시키는 변형례를 설명하기 위한 도면.
도 16은 본 발명의 실시의 형태의 변형례에 관한 수중 부유식 해류 발전 시스템을 설명하기 위한 도면.
도 17은 수직축형의 수차를 채용한 수력 발전 모듈의 변형례를 도시하는 도면.

본 발명의 실시의 형태에 관해 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하의 도면에서 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 참조 번호를 붙이고, 그 설명은 반복하지 않는다.

이하에서 이용되는 각 도면에서, 서로 직교하는 X축, Y축, 및 Z축 중, X축은 수로의 폭방향을, Y축은 수류 방향을, Z축은 연직 방향을 나타내고 있다. 이하, Z1측을 「아래(下)」, Z2측을 「위(上)」라고 칭하는 경우가 있다.

도 1은, 본 실시의 형태에 관한 수력 발전 장치(100)를 도시하는 사시도이다. 도 2는, 본 실시의 형태에 관한 수력 발전 장치(100)의 수차(10) 근방의 구조를 도시하는 측면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 수력 발전 장치(100)는, 축류식의 소수력 발전 장치이고, 1000㎾ 이하의 수력 발전을 행하도록 구성된다. 수력 발전 장치(100)는, 수력 발전 모듈(M)과, 수력 발전 모듈(M)을 움직이는 구동부를 구비한다. 구동부에 의해 수력 발전 모듈(M)의 자세를 바꿀 수 있다. 수력 발전 모듈(M)은, 수차(10)와, 발전기(20)와, 지주(21)과, 기어 박스(22)와, 브레이크 장치(30)를 포함한다. 또한, 구동부는, 회전들보(110)와, 회전들보(110)를 구동하는 모터(120)와, 가대(23)와, 대좌(24, 143)와, 지지 부재(25, 141, 142)를 포함한다. 또한, 본 실시의 형태에 관한 모터(120)는, 본 발명에 관한 「액추에이터」의 한 예에 상당한다. 또한, 본 실시의 형태에 관한 가대(23), 대좌(24), 및 지지 부재(25)는, 본 발명에 관한 「지지대」의 한 예에 상당한다.

수차(10)는, 복수의 수차날개(11)(예를 들면, 5개의 수차날개(11))을 포함하고, 수로(예를 들면, 후술하는 도 5에 도시하는 수로(200))에 설치된다. 복수의 수차날개(11)의 각각은, 수평축형의 프로펠러식 회전날개이고, 수로를 흐르는 물의 힘으로 회전한다. 발전기(20)는, 수차날개(11)의 회전력을 이용하여 발전하도록 구성된다. 발전기(20)는, 예를 들면 3상 동기 발전기이다. 다만 이것으로 한정되지 않고, 여러가지 공지의 발전기로부터 임의의 발전기를 선택하여 채용할 수 있다.

수차날개(11)가 회전함에 의해 수차(10)의 회전축이 회전한다. 수차(10)의 회전축은, Y축(수류 방향)에 평행하게 배치되고, 보스부(12) 및 회전 샤프트(13)를 포함한다. 보스부(12)는, 수차날개(11)가 부착되는 부분(일반적으로 「프로펠러 보스」라고도 칭해진다)과, 프로펠러 보스의 표면에 부착되어 수류를 정돈하는 캡(일반적으로 「스피너」라고도 칭해진다)을 포함한다. 보스부(12) 및 회전 샤프트(13)는 일체적으로 회전한다. 보스부(12)는, 회전 샤프트(13)의 일방단(선단)에 마련된다. 또한, 회전 샤프트(13)의 타방단(기단(基端))은 기어 박스(22)에 접속되어 있다.

발전기(20)의 회전 샤프트(회전축)는, Z축(연직 방향)에 평행하게 배치되고, 지주(21)(보다 특정적으로는, 통형상(筒狀)의 커버)의 속을 통과하여 기어 박스(22)에 접속되어 있다. 지주(21)의 일방단은 대좌(24)의 하면에 고정되고, 지주(21)의 타방단은 기어 박스(22)에 접속되어 있다. 수차(10)의 회전 샤프트(13)와 발전기(20)의 회전 샤프트는, 서로 기어 박스(22)를 통하여 접속되어 있다. 수차날개(11)가 회전하면, 수차(10)의 회전 샤프트(13)가 회전한다. 회전 샤프트(13)의 회전은, Y축 둘레의 회전(이하, 「Y축 회전」이라고도 칭한다)이 된다. 회전 샤프트(13)의 회전력은, 기어 박스(22)에 의해 방향이 변화됨과 함께 발전기(20)의 회전 샤프트에 전달된다. 이에 의해, 발전기(20)의 회전 샤프트가 회전한다. 발전기(20)의 회전 샤프트의 회전은, Z축 둘레의 회전(이하, 「Z축 회전」이라고도 칭한다)이 된다. 상기한 바와 같이, 수차날개(11)가 Y축 회전함에 의해 발전기(20)의 회전축이 Z축 회전한다.

브레이크 장치(30)는, 대좌(24)의 윗면에 고정되어 있다. 브레이크 장치(30)는, 발전기(20)의 회전 샤프트(회전축)에 대해 마련되고, 발전기(20)의 회전(나아가서는, 수차날개(11)의 회전)에 제동력을 주도록 구성된다. 브레이크 장치(30)는, 예를 들면 전자 브레이크이다. 브레이크 장치(30)는, 예를 들면 마찰에 의해 발전기(20)의 회전 방향과는 역방향의 힘을 발전기(20)의 회전축에 준다. 단지 이것으로 한정되지 않고, 브레이크 장치(30)의 종류는 임의이다. 브레이크 장치(30)는, 기계 브레이크, 유체 브레이크, 및 단락(短絡) 브레이크의 어느 것이라도 좋다. 또한, 본 실시의 형태에 관한 브레이크 장치(30)는, 본 발명에 관한 「제동 장치」의 한 예에 상당한다.

회전들보(110)는, X축(수로의 폭방향)에 평행하게 배치되고, 모터(120)에 의해 구동되어 X축 둘레의 회전(이하, 「X축 회전」이라고도 칭한다)을 행한다. 회전들보(110)의 일방단(이하, 「종동단」이라고도 칭한다)에는 베어링(111)이, 회전들보(110)의 타방단(이하, 「구동단」이라고도 칭한다)에는 베어링(112)이 부착되어 있다. 또한, 모터(120)의 회전축에는 커플링(130)이 마련되어 있고, 회전들보(110)의 구동단은, 베어링(112) 및 커플링(130)을 통하여 모터(120)의 회전축과 접속되어 있다. 모터(120)로서는, 전자 제어 가능한 전동 모터를 채용할 수 있다.

가대(23)는, 가대 부재(231 및 232)를 포함한다. 가대 부재(231 및 232)는, Y축(수류 방향)에 평행하게 배치되고, 서로 소정의 간격을 비우고 대향한 한 쌍의 L 형 앵글이다. 가대 부재(231 및 232)의 각각은, 회전들보(110)에 고정(예를 들면, 용접)되어 있다.

대좌(24)는, 가대(23)(즉, 가대 부재(231, 232)의 윗면에 고정되어 있다. 또한, 대좌(24)의 윗면에는, 수력 발전 모듈(M)을 지지하는 지지 부재(25)가 고정되어 있다. 또한, 지지 부재(25)는 회전들보(110)에도 고정되어 있다.

수력 발전 모듈(M)은, 가대(23), 대좌(24), 및 지지 부재(25)를 통하여 회전들보(110)에 고정되어 있다. 가대(23)는, 회전들보(110)에 고정됨과 함께 수력 발전 모듈(M)을 지지하고, 수력 발전 모듈(M)과도 더불어 회전들보(110)와 함께 회전한다.

모터(120)는, 대좌(143)의 윗면에 고정되어 있다. 또한, 대좌(143)에는, 베어링(112)을 지지하는 지지 부재(142)도 고정되어 있다. 베어링(112)은 지지 부재(142)를 통하여 대좌(143)에 고정되어 있다. 회전들보(110)의 구동단은 베어링(112)에 의해 X축 회전 가능하게 지지되어 있다.

수력 발전 장치(100)의 구동부는, 회전들보(110)가 수로를 타고 넘는 양태로 수로의 연부(緣部)에 고정된다. 그때문에, 수력 발전 장치(100)는 고정구(151, 152) 및 고정들보(153)을 더 구비한다. 고정들보(153)의 일방단은 고정구(151)에 접속되고, 고정들보(153)의 타방단은 고정구(152)에 접속된다.

고정구(151)에는, 베어링(111)을 지지하는 지지 부재(141)가 고정되어 있다. 베어링(111)은, 회전들보(110)의 종동단을 X축 회전 가능하게 지지한 상태에서, 지지 부재(141)를 통하여 고정구(151)에 고정되어 있다. 고정구(151)에 의해 지지 부재(141)(나아가서는, 회전들보(110)의 종동단)를 수로의 제1 연부(예를 들면, 후술하는 도 5에 도시하는 연부(201))에 고정할 수 있다. 또한, 대좌(143)의 하면에는, 고정구(152)가 부착되어 있다. 고정구(152)에 의해 대좌(143)(나아가서는, 회전들보(110)의 구동단)을 수로의 제1 연부에 대향하는 제2 연부(예를 들면, 후술하는 도 5에 도시하는 연부(202))에 고정할 수 있다.

도 3은, 수면에 대해 수차(10)를 끌어올리도록 회전들보(110)를 회전시킨 상태를 도시하는 도면이다. 도 3에 도시하는 바와 같이 회전들보(110)를 회전시킴으로써, 가대 부재(231, 232)(나아가서는, 수차(10)의 회전축)를 Z축(연직 방향)에 평행하게 할 수 있다.

상세는 후술하지만, 수력 발전 장치(100)에서는, 회전들보(110)의 회전 각도에 응하여 수차(10)에 대한 수로의 수면의 위치(이하, 「상대 수면 위치」라고도 칭한다)가 변화한다. 도 4는, 상대 수면 위치(즉, 수차(10)에 대한 수로의 수면의 위치)를 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 수차(10)는, 회전축(보다 특정적으로는, 보스부(12))의 주위에 복수의 수차날개(11)가 부착되어 구성된 프로펠러 수차이다. 도 4에서, 원궤도(圓軌道)(Rc)는, 수차(10)가 1회전한 때에 수차날개(11)의 선단이 그리는 궤도를 나타내고 있다.

범위(P1)는, 원궤도(Rc)의 하단보다도 낮은 범위이다. 상대 수면 위치가 범위(P1)에 있는 것은, 수차(10) 전체가 수면보다도 위에 존재하는 것을 의미한다. 수차(10)가, 물로부터 떨어져서 존재하고, 물에 접촉하지 않는 경우에는, 상대 수면 위치가 범위(P1)에 있다고 간주한다(예를 들면, 후술하는 도 8 참조). 범위(P5)는, 원궤도(Rc)의 상단보다도 높은 범위이다. 상대 수면 위치가 범위(P5)에 있는 것은, 수차(10) 전체가 수중에 존재하는 것을 의미한다.

범위(P3)는, 수차(10)의 회전축의 보스부(12)의 하단부터 상단까지의 범위이다. 상대 수면 위치가 범위(P3)에 있는 것은, 수면이 수차(10)의 회전축에 위치하는 것을 의미한다. 또한, 범위(P2)는, 범위(P1)의 상단보다도 높고, 또한, 범위(P3)의 하단보다도 낮은 범위이고, 범위(P4)는, 범위(P3)의 상단보다도 높고, 또한, 범위(P5)의 하단보다도 낮은 범위이다.

도 5는, 수력 발전 장치(100)의 사용시의 상태(보다 특정적으로는, 후술하는 도 6에 도시하는 상태)를 도시하는 도면이다. 도 1과 함께 도 5를 참조하면, 수력 발전 장치(100)는, 예를 들면 수로(200)에서 발전을 행한다. 수로(200)는, 예를 들면 농업용 수로이고, 수로(200)를 물(W)이 수류 방향(Dw)으로 흐른다. 수저(水底)(Bw)는, 수로(200)의 저면에 상당한다.

수력 발전 장치(100)는, 회전들보(110)가 수로(200)를 타고 넘도록 설치된다. 고정구(151)가 수로(200)의 연부(201)에 고정되고, 고정구(152)가 수로(200)의 연부(202)에 고정된다. 이에 의해, 회전들보(110)는, 수로(200)를 타고 넘은 상태에서 회전 자유롭게 지지된다. 회전들보(110)의 회전축과 수로(200)의 수류 방향(Dw)은, 서로 직교한다.

회전들보(110)를 회전시킴에 의해, 수면(Uw)에 대해 수차(10)를 끌어올리거나 끌어내리거나 할 수 있다. 수차(10)의 수차날개(11)(도 1)가 물(W)의 수면(Uw)보다도 아래에 존재하는 경우에는, 수로(200)를 흐르는 물(W)의 힘을 받아 수차날개(11)가 회전한다. 본 실시의 형태에서는, 수차(10)의 회전축과 수류 방향(Dw)과의 각도(이하, 「수차 각도」이라고도 칭한다)가 0° 이상 90° 이하가 되는 범위에서 회전들보(110)를 회전시킬 수 있다. 단지 이것으로 한정되지 않고, 회전들보(110)(나아가서는, 수력 발전 모듈(M))의 가동 범위는 임의로 설정할 수 있다.

도 6은, 수력 발전 장치(100)에서 수차 각도를 0°로 한 상태를 도시하는 도면이다. 도 6을 참조하면, 회전들보(110)를 회전시켜서 수차 각도를 0°로 하면, 수차(10)의 회전축(Ra)이 수류 방향(Dw)에 평행하게 된다. 이 상태에서는, 수면(Uw)이 수차(10)보다도 위(즉, 도 4에 도시하는 범위(P5))에 위치하고, 수차(10) 전체가 수중에 존재한다.

도 7은, 수력 발전 장치(100)에서 수차 각도를 예각(0° 초과 90° 미만)으로 한 상태를 도시하는 도면이다. 도 7을 참조하면, 회전들보(110)를 회전시킴에 의해 상대 수면 위치를 조정할 수 있다. 수차 각도(θ)를 크게 할수록 상대 수면 위치가 낮아진다. 도 7에 도시하는 예에서는, 수면(Uw)이 수차(10)의 회전축(즉, 도 4에 도시하는 범위(P3))에 위치한다.

도 8은, 수력 발전 장치(100)에서 수차 각도를 90°로 한 상태를 도시하는 도면이다. 도 8을 참조하면, 회전들보(110)를 회전시켜서 수차 각도를 90°로 하면, 수차(10)의 회전축(Ra)과 수류 방향(Dw)이 직교한다. 이 상태에서는, 수차(10)가, 물(W)로부터 떨어져서 존재하고, 물(W)에 접촉하지 않는다. 즉, 수면(Uw)은 도 4에 도시하는 범위(P1)에 위치하고, 수차(10) 전체가 수면(Uw)보다도 위에 존재한다.

도 9는, 수력 발전 장치(100)에서 발전 제어를 행하기 위한 구성을 도시하는 제어 블록도이다. 도 9를 참조하면, 수력 발전 장치(100)는, 정류 회로(41), DC/DC 컨버터(42), DC/AC 인버터(43), 제어 장치(50), 입력 장치(51), 및 회전속도 검출기(52)를 더 구비한다. 또한, 정류 회로(41), DC/DC 컨버터(42), 및 DC/AC 인버터(43)의 각각은, 회로의 상태(예를 들면, 온도, 전류, 및 전압)를 검출하는 각종 센서(도시 생략)를 포함하고 있어도 좋다. 그리고, 각 센서의 검출 신호가 제어 장치(50)에 출력되어도 좋다.

회전속도 검출기(52)는, 수차날개(11)의 회전속도를 검출하도록 구성된다. 보다 구체적으로는, 회전속도 검출기(52)는, 수차날개(11)의 회전속도에 대응하는 전기 신호(이하, 「회전속도 신호」라고도 칭한다)를 제어 장치(50)에 출력한다. 회전속도의 검출 방법으로서는, 여러가지의 방법이 공지이고, 임의의 방법을 채용할 수 있다. 예를 들면, 회전속도 검출기(52)는, 수차(10) 또는 발전기(20)의 회전축에 부착된 인코더(도시 생략)를 이용하여 회전속도 신호를 생성해도 좋다. 또한, 회전속도 검출기(52)는, 발전기(20)에서 발전되는 전력의 주파수 및/또는 전압치에 의거하여 회전속도 신호를 생성해도 좋다.

제어 장치(50)는, 연산 장치로서의 CPU(Central Processing Unit)와, 기억 장치와, 각종 신호를 입출력하기 위한 입출력 포트(모두 도시 생략)를 포함하여 구성된다. 기억 장치는, 작업용 메모리로서의 RAM(Random Access Memory)과, 보존용 스토리지(예를 들면, ROM(Read Only Memory), 및 재기록 가능한 불휘발성 메모리)를 포함한다. 제어 장치(50)는, 입력 포트에 접속된 각종 기기(예를 들면, 회전속도 검출기(52) 및 각종 센서)로부터 신호를 수신하고, 수신한 신호에 의거하여 출력 포트에 접속된 각종 기기(예를 들면, 브레이크 장치(30), 모터(120), DC/DC 컨버터(42), 및 DC/AC 인버터(43))를 제어한다. 기억 장치에 기억되어 있는 프로그램을 CPU가 실행함으로써, 각종 제어가 실행된다. 단, 각종 제어에 관해서는, 소프트웨어에 의한 처리로 한정되지 않고, 전용의 하드웨어(전자 회로)로 처리하는 것도 가능하다.

입력 장치(51)는, 유저로부터의 지시를 접수하는 장치이다. 입력 장치(51)는, 유저에 의해 조작되어, 유저의 조작에 대응하는 신호를 제어 장치(50)에 출력한다. 입력 장치(51)는, 각종 스위치(예를 들면, 슬라이드 스위치)라도 좋고, 터치 패널 디스플레이라도 좋다. 제어 장치(50)와 입력 장치(51)의 통신 방식은 유선이라도 무선이라도 좋다.

수력 발전 장치(100)에 의한 발전 동작시에서는, 수차(10)의 회전에 수반하여 발전기(20)가 발전을 행한다. 발전기(20)에 의해 발전된 교류 전력(예를 들면, 3상 교류 전력)은, 정류 회로(41)에 출력되고, 정류 회로(41)에 의해 직류 전력으로 변환된다.

DC/DC 컨버터(42)는, 제어 장치(50)로부터의 제어 신호에 따라, 정류 회로(41)로부터의 입력 전력(보다 특정적으로는, 직류 전력)에 소정의 전력 변환(예를 들면, 변압)을 행하여, 전력 변환 후의 직류 전력을 DC/AC 인버터(43)에 출력한다. DC/DC 컨버터(42)로부터 출력되는 전력의 크기는, 제어 장치(50)에 의해 제어된다. 제어 장치(50)는, DC/DC 컨버터(42)를 제어하여, DC/AC 인버터(43)에 공급되는 전력을 제한할 수 있다. 또한, 제어 장치(50)는, DC/DC 컨버터(42)의 출력을 멈추어, DC/AC 인버터(43)에 전력이 공급되지 않도록 할 수도 있다. DC/DC 컨버터(42)로부터 출력되는 전력이 작아질수록 발전기(20)의 발전 부하가 작아지고, DC/DC 컨버터(42)의 출력을 멈추면 발전기(20)에 의한 발전이 행해지지 않게 된다.

DC/AC 인버터(43)는, 제어 장치(50)로부터의 제어 신호에 응하여, DC/DC 컨버터(42)로부터의 입력 전력(보다 특정적으로는, 직류 전력)을 소정의 크기 및 주파수의 교류 전력으로 변환하여 출력하도록 구성된다. DC/AC 인버터(43)로부터 출력되는 교류 전력은, 수력 발전 장치(100)의 출력에 상당하고, 예를 들면 전력 계통에 공급된다. 단지 이것으로 한정되지 않고, 수력 발전 장치(100)의 출력은, 소매 전기사업자에 공급되어도 좋고, 축전에 이용되어도 좋다.

그런데, 수력 발전 장치(100)를 농업용 수로에서 사용하는 경우, 상류로부터 표착하는 이물(예를 들면, 수초, 가지, 및 끈 모양의 쓰레기)이, 수차(10)에 휘감겨 발전량을 저하시키는 요인이 될 수 있다. 수차날개(11)에 걸린 이물은, 수류에 의한 수압에 의해 수차날개(11)에 꽉 눌려진 상태가 된다. 이러한 이물은 수차날개(11)로부터 벗겨지기 어렵다.

그래서, 본 실시의 형태에 관한 수력 발전 장치(100)에서는, 통상의 발전시에는, 수력 발전 모듈(M)을 제1의 상태로 하는 한편으로, 수차날개(11)에 이물이 부착한 때에는, 수력 발전 모듈(M)을 끌어올려서 제1의 상태보다도 상대 수면 위치가 낮은 제2의 상태로 한다. 제2의 상태에서는, 수차날개(11)의 적어도 일부가 수면보다도 위에 존재한다. 수차날개(11)가 수면보다도 위에 존재할 때에는, 수차날개(11)는 수류로부터 수압을 받지 않게 되기 때문에, 수차날개(11)로부터 이물이 벗겨지기 쉬워진다. 이것을 이용하여, 수력 발전 장치(100)에서는, 수력 발전 모듈(M)을 제2의 상태로 하여 수차날개(11)에 부착한 이물의 제거를 행한다. 또한, 수력 발전 장치(100)에서는, 제2의 상태에서 이물의 제거가 행해진 후, 수력 발전 모듈(M)을 끌어내려서 제1의 상태로 되돌린다. 이하, 제1의 상태 및 제2의 상태에 관해 상세히 기술한다.

통상의 발전시에는, 제어 장치(50)가, 수력 발전 모듈(M)을 제1의 상태(이하, 「통상 발전 상태」라고도 칭한다)로 한다. 통상 발전 상태는, 수차날개(11)의 적어도 일부가 수로(200)의 수중에 존재하여 수로(200)를 흐르는 물의 힘을 받아 수차날개(11)가 회전하고, 발전기(20)에 의해 발전이 행해지는 상태이다. 보다 구체적으로는, 통상의 발전시에는, 제어 장치(50)가 모터(120)를 제어하여, 수차(10)의 회전축(Ra)이 수류 방향(Dw)에 평행하게 되도록(즉, 수차 각도를 0°로 한다) 회전들보(110)의 회전 각도를 조정한다. 이에 의해, 수력 발전 모듈(M)이 통상 발전 상태가 된다. 본 실시의 형태에서의 통상 발전 상태는, 도 5 및 도 6에 도시한 상태이다. 즉, 통상 발전 상태에서는, 수로(200)의 수면(Uw)이 수차(10)보다도 위(즉, 도 4에 도시하는 범위(P5))에 위치하고, 수차(10) 전체가 수로(200)의 수중에 존재한다. 통상 발전 상태에서는, 수력 발전 장치(100)로부터 소망하는 전력이 출력되도록 전력 변환 장치(예를 들면, DC/DC 컨버터(42) 및 DC/AC 인버터(43))가 제어 장치(50)에 의해 제어된다. 또한, 통상 발전 상태에서는, 브레이크 장치(30)에 의한 제동을 행하지 않는다. 이에 의해, 수로(200)의 유속에 응하여 수차(10)가 회전하게 된다. 단지 이것으로 한정되지 않고, 발전 효율을 높이기 위해 브레이크 장치(30)에 의해 발전기(20)의 회전속도를 조정해도 좋다.

수력 발전 모듈(M)이 통상 발전 상태인 때에 소정의 끌어올림 조건(예를 들면, 수차날개(11)에 부착한 이물의 양이 허용 범위를 초과한 때에 성립하는 조건)이 성립하면, 제어 장치(50)가 모터(120)를 제어하여, 수력 발전 모듈(M)을 제2의 상태(이하, 「끌어올림 상태」라고도 칭한다)로 한다. 끌어올림 상태는, 수차날개(11)의 적어도 일부가 수로(200)의 수면(Uw)보다도 위에 존재하고, 또한, 수차(10)에 대한 수로(200)의 수면(Uw)의 위치가 통상 발전 상태보다도 낮은 상태이다. 본 실시의 형태에서의 끌어올림 상태는, 도 7에 도시한 상태이다. 도 10은, 도 7에 도시한 상태의 수력 발전 장치(100)의 사시도이다. 도 7 및 도 10에 도시하는 바와 같이, 끌어올림 상태에서는, 수면(Uw)이 수차(10)의 회전축(즉, 도 4에 도시하는 범위(P3))에 위치한다.

수차(10)에 대한 수로(200)의 수면(Uw)의 위치가 높아질수록 수중에 존재하는 수차날개(11)의 비율(예를 들면, 체적 비율)이 많아진다. 그리고, 수중에 존재하는 수차날개(11)가 많아질수록, 수차(10)가 수류로부터 받는 힘이 커지고, 수차(10)를 회전시키는 힘도 커진다. 수차(10)를 회전시키는 힘이 커짐으로써, 발전량이 많아진다. 상술한 통상 발전 상태에서는 수차날개(11)의 전부가 수로(200)의 수중에 존재하여 수로(200)를 흐르는 물의 힘을 받아 수차날개(11)가 회전한다. 이 때문에, 통상 발전 상태에서의 발전량을 많게 할 수 있다.

한편, 수차(10)에 대한 수로(200)의 수면(Uw)의 위치가 낮아질수록 수로(200)의 수면(Uw)보다도 위에 존재하는 수차날개(11)의 비율(예를 들면, 체적 비율)이 많아진다. 수면(Uw)보다도 위에 존재하는 수차날개(11)는, 수류로부터 수압을 받지 않는다. 이 때문에, 수차날개(11)가 수면(Uw)보다도 위에 존재할 때에는, 수차날개(11)로부터 이물이 벗겨지기 쉬워진다. 본 실시의 형태에 관한 수력 발전 장치(100)에서는, 수력 발전 모듈(M)이 통상 발전 상태인 때에 소정의 끌어올림 조건이 성립하면, 수력 발전 모듈(M)을 끌어올림 상태로 한다. 보다 구체적으로는, 수차(10)에 대한 수로(200)의 수면(Uw)의 위치를 수차(10)의 회전축의 위치(즉, 도 4에 도시하는 범위(P3))로 한다. 이러한 끌어올림 상태에서는, 수차(10)가 구비하는 5개의 수차날개(11)의 각각이, 수차(10)의 회전에 수반하여, 날개 전체가 수중에 존재하는 상태와, 날개 전체가 수면(Uw)보다도 위에 존재하는 상태를 교대로 반복한다. 수차날개(11)가 수중에 존재할 때에는, 수차날개(11)는 수류로부터 수차(10)를 회전시키는 힘의 공급을 받는다. 수차날개(11)가 수면(Uw)보다도 위에 존재할 때에는, 회전의 세력(예를 들면, 회전에 의한 원심력) 및 중력에 의해 이물이 수차날개(11)로부터 제거된다. 수차날개(11)에 휘감겨진 이물은, 수차(10)의 회전에 의해 풀려서, 수차날개(11)가 수면(Uw)보다도 위에 존재할 때에 수차날개(11)의 근원측부터 수중에 떨어지는 것이, 발명자의 실험에 의해 확인되어 있다. 이때, 도 7에 도시하는 바와 같이 끌어올림 상태에서 수차(10)를 경사시킴으로써, 이물이 수차날개(11)로부터 제거되기 쉬워진다. 끌어올림 상태에서의 수차 각도(θ)는 20° 이상 60° 이하인 것이 바람직하다.

이하, 도 11 및 도 12를 이용하여, 수력 발전 장치(100)에 의한 끌어올림 제어 및 끌어내림 제어에 관해 설명한다.

도 11은, 수력 발전 장치(100)에 의한 끌어올림 제어를 도시하는 플로우 차트이다. 이 플로우 차트에 도시되는 처리는, 수력 발전 모듈(M)이 제1의 상태(도 5 및 도 6 참조)일 때에 소정 시간 경과마다 메인 루틴으로부터 호출되어 반복해서 실행된다. 도 11에서, 스텝 S11∼S13(이하, 단지 「S11」∼「S13」이라고 칭한다)은, 제어 장치(50)에 의해 실행된다.

도 9와 함께 도 11을 참조하면, S11에서는, 제어 장치(50)가, 제1의 상태에서의 소정의 제어를 실행한다. 제1의 상태에서의 제어는 임의로 설정할 수 있는데, 본 실시의 형태에서는, 발전기(20)에 의한 발전에 의해 수력 발전 장치(100)로부터 소망하는 전력이 출력되도록 제어 장치(50)가 전력 변환 장치(예를 들면, DC/DC 컨버터(42) 및 DC/AC 인버터(43))를 제어한다.

S12에서는, 제어 장치(50)가 소정의 끌어올림 조건이 성립하는지의 여부를 판단한다. 끌어올림 조건은 임의로 설정할 수 있는데, 본 실시의 형태에서는, 수력 발전 모듈(M)이 제1의 상태인 때에, 수차날개(11)에 부착한 이물의 양이 허용 범위를 초과하면, 끌어올림 조건이 성립하도록 한다. 어느 정도의 이물을 허용하는지는 임의이다.

본 실시의 형태에서의 제어 장치(50)는, 수력 발전 모듈(M)이 제1의 상태인 때에, 회전속도 검출기(52)에 의해 수차날개(11)의 회전속도를 감시하고, 단위시간당의 수차날개(11)의 회전속도의 변화량(이하, 단지 「속도 변동량」이라고도 칭한다)이 임계치를 초과한 경우에, 수차날개(11)에 부착한 이물의 양이 허용 범위를 초과했다고 판단한다. 수차날개(11)에 부착한 이물이 증가하면, 수차날개(11)의 회전속도가 저하되기 때문에, 상기한 속도 변동량에 의거하여 수차날개(11)에 부착한 이물의 양이 허용 범위를 초과하였는지의 여부를 판단할 수 있다.

수차날개(11)의 회전속도의 검출 간격 및 속도 변동량의 단위 시간은 임의로 설정할 수 있는데, 본 실시의 형태에서는, 수차날개(11)의 회전속도를 1초마다 검출하고, 속도 변동량의 단위 시간을 5초간으로 한다. 즉, 5초간당의 수차날개(11)의 회전속도의 변화량이 임계치를 초과한 경우에, 수차날개(11)에 부착한 이물의 양이 허용 범위를 초과했다고 판단한다. 단지 이것으로 한정되지 않고, 단위 시간이 다른 복수종의 속도 변동량(예를 들면, 단위 시간이 1초간, 5초간, 1분간인 속도 변동량)을 산출하고, 모든 속도 변동량이 임계치를 초과한 경우에만, 수차날개(11)에 부착한 이물의 양이 허용 범위를 초과했다고 판단하도록 하여도 좋다.

상기한 판단에 이용하는 임계치는, 수로(200)(도 5)의 유속 변동을 고려하여 설정되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 본 실시의 형태에서의 수력 발전 장치(100)가 설치되는 수로(200)는 농업용 수로이다. 이러한 수로(200)의 유속은, 자연 변동에 의해 맥동(脈動)한다. 수로(200)의 유속이 변화하면, 수차날개(11)의 회전속도도 변화한다. 수차날개(11)에 부착한 이물의 양이 허용 범위를 초과하지 않음에도 불구하고 수로(200)의 유속 변동으로 속도 변동량이 임계치를 초과하지 않도록, 적절한 임계치를 설정하는 것이 바람직하다. 수로의 유속 변동 범위는, 수로마다 대강 정해져 있고, 미리 실험 또는 시뮬레이션에 의해 구할 수 있다. 농업용 수로의 한 예에서는, 유속 변동 범위가 평균 유속에 대해 약 ±4%였다. 미리 구한 수로(200)의 유속 변동 범위로부터 유속 변동에 의해 생길 수 있는 수차날개(11)의 회전속도의 변동 범위를 파악할 수 있다. 예를 들면, 수차날개(11)의 회전속도가 평균 회전속도에 대해 소정 비율(예를 들면, 5%) 이상 변화한 경우에, 수차날개(11)에 부착한 이물의 양이 허용 범위를 초과했다고 판단하도록 하여도 좋다. 또한, 수로(200)의 유속을 검출하여, 검출된 유속에 응하여 상기 임계치를 가변으로 하여도 좋다.

또한, 수차날개(11)에 부착한 이물의 양이 허용 범위를 초과하였는지의 여부의 판단 방법은, 상기 속도 변동량에 의한 방법으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 제어 장치(50)는, 수차(10) 또는 발전기(20)의 회전 토오크와, 발전기(20)로부터 출력되는 전력의 전류치의 적어도 일방에 의거하여, 수차날개(11)에 부착한 이물의 양이 허용 범위를 초과하였는지의 여부를 판단하도록 구성되어도 좋다. 회전 토오크는, 예를 들면 토오크 미터(도시 생략)에 의해 검출할 수 있다. 또한, 제어 장치(50)는, 수차날개(11)에 부착한 이물을 검출하는 광학 센서(도시 생략)의 출력에 의거하여, 수차날개(11)에 부착한 이물의 양이 허용 범위를 초과하였는지의 여부를 판단하도록 구성되어도 좋다.

끌어올림 조건이 성립하지 않은 경우(S12에서 NO)에는, 처리가 S11로 되돌아온다. S12에서 끌어올림 조건이 성립하지 않는다고 판단되는 사이는 S11의 발전 제어가 계속적으로 행해진다. 다른 한편, 끌어올림 조건이 성립한 경우(S12에서 YES)에는, S13에서, 제어 장치(50)가 모터(120)를 제어하여 회전들보(110)를 회전시킴에 의해, 수력 발전 모듈(M)을 제2의 상태(도 7 및 도 10 참조)로 한다. 제2의 상태에서의 수차 각도(θ)는, 수로(200)의 수면(Uw)이 수차(10)의 회전축에 위치하도록 조정되고, 한 예에서는 45°이다. 이에 의해, 수력 발전 모듈(M)이 제1의 상태가 아니게 되고, 도 11의 끌어올림 제어가 종료된다.

도 12는, 수력 발전 장치(100)에 의한 끌어내림 제어를 도시하는 플로우 차트이다. 이 플로우 차트에 도시되는 처리는, 수력 발전 모듈(M)이 제2의 상태인 때에 소정 시간 경과마다 메인 루틴으로부터 호출되어 반복해서 실행된다. 도 12에서, 스텝 S21∼S23(이하, 단지 「S21」∼「S23」이라고 칭한다)는, 제어 장치(50)에 의해 실행된다.

도 9와 함께 도 12를 참조하면, S21에서는, 제어 장치(50)가, 제2의 상태에서의 소정의 제어를 실행한다. 제2의 상태에서의 제어는 임의로 설정할 수 있는데, 본 실시의 형태에서는, 제어 장치(50)가, DC/DC 컨버터(42)를 제어하여, 수력 발전 장치(100)로부터 취출되는 전력을 제1의 상태보다도 작게 한다. 이에 의해, 발전기(20)의 발전 부하가 제1의 상태보다도 작아진다.

전술한 바와 같이, 제2의 상태(도 7 및 도 10 참조)에서는, 수면(Uw)보다도 위에 존재하는 수차날개(11)(즉, 수류로부터 수압을 받지 않는 수차날개(11))으로부터 이물이 떨어지기 쉬워진다. 또한, 발전기(20)의 발전 부하가 작아지면, 수차(10)가 회전하기 쉬워지기 때문에, 수차(10)의 회전에 의해 이물이 수차날개(11)로부터 떨어지기 쉬워진다. 이 때문에, 제2의 상태에서의 발전기(20)의 발전 부하를 제1의 상태보다도 작게 함으로써, 보다 확실하게(또는, 단시간에) 이물을 제거하는 것이 가능해진다.

본 실시의 형태에서는, 제2의 상태에서, 제1의 상태보다도 작은 발전 부하로 발전기(20)에 의한 발전을 행한다. 그러나 이것으로 한정되지 않고, 제2의 상태에서는, 제어 장치(50)가, DC/DC 컨버터(42)의 출력(나아가서는, 수력 발전 장치(100)의 출력)을 멈추어, 발전기(20)를 발전 부하가 없는 상태로 하여도 좋다. 발전기(20)를 발전 부하가 없는 상태로 함으로써, 발전기(20)에 의한 발전이 정지한다. 이에 의해, 수차(10)의 회전의 세력이 늘어나, 수차(10)의 회전에 의해 이물이 수차날개(11)로부터 떨어지기 쉬워져, 보다 확실하게(또는, 단시간에) 이물을 제거하는 것이 가능해진다.

S22에서는, 제어 장치(50)가, 소정의 끌어내림 조건이 성립하는지의 여부를 판단한다. 끌어내림 조건은 임의로 설정할 수 있는데, 본 실시의 형태에서는, 수력 발전 모듈(M)이 제2의 상태가 되고 나서 소정 시간(이하, 「유지 시간」이라고도 칭한다)이 경과하면, 끌어내림 조건이 성립하도록 한다. 유지 시간은, 수차날개(11)로부터 이물을 제거하기 위해 충분히 길고, 또한, 발전량을 과도하게 저하시키지 않을 정도로 짧게 설정된다. 유지 시간은, 수로(200)(도 10)에 흐르는 이물의 양을 고려하여 설정되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 단위시간당에 수차(10)에 표착한 이물의 양을 미리 실험 또는 시뮬레이션에 의해 구하여, 적절한 유지 시간을 설정하도록 하여도 좋다. 유지 시간은, 예를 들면 5초간 이상 30초간 이하인 것이 바람직하다. 본 실시의 형태에서는, 유지 시간을 10초간으로 한다.

끌어내림 조건이 성립하지 않은 경우(S22에서 NO)에는, 처리가 S21로 되돌아온다. S22에서 끌어내림 조건이 성립하지 않는다고 판단되는 사이는, 수력 발전 모듈(M)이 제2의 상태로 유지된 상태에서, S21의 발전 제한이 계속적으로 행해진다. 다른 한편, 끌어내림 조건이 성립한 경우(S22에서 YES)에는, S23에서, 제어 장치(50)가 모터(120)를 제어하여 회전들보(110)를 회전시킴에 의해, 수력 발전 모듈(M)을 제1의 상태(도 5 및 도 6 참조)로 한다. 이에 의해, 수력 발전 모듈(M)이 제2의 상태가 아니게 되고, 도 12의 끌어내림 제어가 종료된다. 그리고, 도 11의 끌어올림 제어가 시작된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시의 형태에 관한 수력 발전 장치(100)에서는, 수력 발전 모듈(M)이 제1의 상태인 때에 소정의 끌어올림 조건이 성립하면(도 11의 S12에서 YES), 수력 발전 모듈(M)을 제2의 상태에 하여(도 11의 S13), 끌어올림 상태에서 수차날개(11)에의 부착물(즉, 수차날개(11)에 부착한 이물)의 제거(도 12의 S21 및 S22)를 행한 후, 재차 수력 발전 모듈(M)을 제1의 상태로 되돌린다(도 12의 S23). 제2의 상태(끌어올림 상태)에서 이물의 제거가 적절하게 행해짐으로써, 이물에 기인한 수력 발전 장치(100)의 발전 능력의 저하가 억제된다. 또한, 끌어올림 조건이 성립할 때마다 이물의 제거가 행해지기 때문에, 수력 발전 장치(100)는 장기에 걸쳐서 높은 발전 능력을 유지할 수 있다. 이와 같이, 수력 발전 장치(100)에서는, 수로(200)를 흐르는 이물에 기인한 발전 능력의 저하를 억제하기 위한 처리를 용이하게 행할 수 있다. 또한, 상기 방법에서는 어마어마한 제진 설비를 필요로 하지 않기 때문에, 이물의 제거를 저비용으로 행할 수 있다.

상기 실시의 형태에서, 제어 장치(50)는, 소정의 발전 정지 조건이 성립한 경우에, 전술한 끌어올림 제어 및 끌어내림 제어(나아가서는, 발전기(20)에 의한 발전)를 정지하고, 모터(120)를 제어하여 회전들보(110)를 회전시킴에 의해 수로(200)로부터 수차(10)를 끌어올려, 수력 발전 모듈(M)을 도 8에 도시하는 상태로 하도록 구성되어도 좋다. 그리고, 제어 장치(50)는, 소정의 발전 재개 조건이 성립한 경우에, 전술한 끌어올림 제어 및 끌어내림 제어(나아가서는, 발전기(20)에 의한 발전)를 재개하도록 구성되어도 좋다. 예를 들면, 소정의 날씨일 때(예를 들면, 강수량, 적설량, 및 풍속의 적어도 하나가 허용 범위를 초과한 때)에 발전 정지 조건이 성립하도록 하여도 좋다. 또한, 발전 정지 조건이 성립하지 않게 되고 나서 소정 시간이 경과한 때에 발전 재개 조건이 성립하도록 하여도 좋다.

상기 실시의 형태에서, 끌어올림 조건(도 11의 S12)은 임의로 변경할 수 있다. 예를 들면, 수력 발전 모듈(M)이 제1의 상태가 되고 나서 소정 시간(이하, 「발전 시간」이라고도 칭한다)이 경과하면, 끌어올림 조건이 성립하도록 하여도 좋다. 이렇게 함으로써, 제2의 상태(끌어올림 상태)에서의 이물의 제거가 정기적으로 행해지게 된다. 발전 시간은, 예를 들면 30분간 이상 3시간 이하인 것이 바람직하고, 한 예에서는 1시간으로 한다.

상기 실시의 형태에서, 끌어내림 조건(도 12의 S22)은 임의로 변경할 수 있다. 예를 들면, 수차날개(11)에 부착한 이물의 양이 허용 범위 내(內)가 되면, 끌어내림 조건이 성립하도록 하여도 좋다. 수차날개(11)에 부착한 이물의 양이 허용 범위 내가 되었는지의 여부는, 예를 들면 수차날개(11)의 회전속도에 의거하여 판단할 수 있다.

상기 실시의 형태에서, 제2의 상태에서의 소정의 제어(도 12의 S21)는, 상황에 응하여 가변이라도 좋다. 예를 들면, 수력 발전 장치(100)로 발전된 전력의 공급처에 따라서는, 수력 발전 장치(100)에서의 발전을 제한하는(즉, 발전 부하를 작게 하는) 것이 바람직하지 않는 일이 있다. 그래서, 상황마다 발전 제한을 행하는지의 여부를 유저가 선택할 수 있도록, 유저가 입력 장치(51)를 통하여 제어 장치(50)에 발전 제한의 허부(許否)를 설정할 수 있도록 하여도 좋다. 그리고, 제어 장치(50)가, 이하에 설명하는 도 13의 끌어내림 제어를 행하도록 하여도 좋다.

도 13은, 수력 발전 장치(100)에 의한 끌어내림 제어의 제1의 변형례를 도시하는 플로우 차트이다. 도 13의 끌어내림 제어는, 도 12의 S21에 대신하여 스텝 S101∼S103(이하, 단지 「S101」∼「S103」이라고 칭한다)를 채용하는 것 이외는, 도 12의 끌어내림 제어와 같다. 따라서, 이하에서는 S101∼S103에 관해서만 설명한다.

도 9와 함께 도 13을 참조하면, S101에서는, 발전 제한이 허가되어 있는지의 여부를 제어 장치(50)가 판단한다. 예를 들면, 제어 장치(50)의 기억 장치에 발전 제한 허가 플래그를 준비하고, 플래그의 값(0: 금지, 1: 허가)에 의거하여 발전 제한이 허가되어 있는지의 여부가 판단되도록 하여도 좋다.

발전 제한이 허가되어 있는 경우(S101에서 YES)에는, S102에서, 제어 장치(50)가 발전 제한을 실행한다. 제어 장치(50)는, 예를 들면 전술한 도 12의 S21과 같이 하여, 발전기(20)의 발전 부하를 제1의 상태보다도 작게 한다. 제어 장치(50)는, 발전 부하가 작은 상태에서 발전을 행해도 좋고, 발전을 정지해도 좋다.

발전 제한이 허가되지 않은 경우(S101에서 NO)에는, S103에서, 제어 장치(50)가 제1의 상태와 같은 조건(전술한 도 11의 S11 참조)으로 발전을 행한다.

상기한 바와 같이, 도 13의 끌어내림 제어에서는, 발전 제한이 허가되어 있는지의 여부를 판단하고, 발전 제한이 허가되어 있는 경우에만 발전 제한을 행한다. 이에 의해, 상황마다 필요한 발전량의 확보와 이물의 제거의 양립이 도모된다.

상기 실시의 형태에서는, 제2의 상태에서의 발전 제한(도 12의 S21)에서 이물의 제거를 촉진하고 있다. 그러나 이것으로 한정되지 않고, 다른 방법으로 제2의 상태에서의 이물의 제거를 촉진하도록 하여도 좋다. 도 14는, 수력 발전 장치(100)에 의한 끌어내림 제어의 제2의 변형례를 도시하는 플로우 차트이다.

도 9와 함께 도 14를 참조하면, 이 끌어내림 제어에서는, 제2의 상태에서의 소정의 제어로서, 도 12의 S21 대신에, 스텝 S111∼S115(이하, 단지 「S111」∼「S115」라고 칭한다)의 처리를 실행한다. 수력 발전 모듈(M)이 제1의 상태인 때에 소정의 끌어올림 조건이 성립하여, 도 11의 S13의 처리에 의해 수력 발전 모듈(M)이 제1의 상태로부터 제2의 상태(도 7 및 도 10 참조)가 되면, S111의 처리가 실행된다. 또한, 이하에서 이용되는 카운터는, 예를 들면 제어 장치(50)의 기억 장치에 기억되어 있고, 카운터의 초기치는 0이다.

S111에서는, 제어 장치(50)가, 브레이크 장치(30)를 제어하여 발전기(20)의 회전(나아가서는, 수차날개(11)의 회전)에 제동력을 준다. 이에 의해, 수차날개(11)의 회전에 제동력이 부여된 상태(이하, 「브레이크 온 상태」라고도 칭한다)가 된다. 브레이크 온 상태에서는, 브레이크 장치(30)에 의해 제동력이 부여된 상태에서 수차날개(11)가 회전한다. 그 후, 제어 장치(50)는, 브레이크 온 상태 그대로 소정의 시간(이하, 「제동(制動) 시간」이라고도 칭한다) 대기한다(S112). 제동 시간은, 예를 들면 1초간 이상 30초간 이하인 것이 바람직하고, 한 예에서는 3초간으로 한다.

브레이크 온 상태가 되고 나서 제동 시간이 경과하면, S113에서, 제어 장치(50)가, 브레이크 장치(30)에 의한 제동 동작을 정지하고, 발전기(20)의 회전축(나아가서는, 수차날개(11)의 회전축)이 해방된 상태(이하, 「브레이크 오프 상태」라고도 칭한다)로 한다. 브레이크 오프 상태에서는, 브레이크 장치(30)에 의해 제동력이 부여되지 않은 상태에서 수차날개(11)가 회전한다. 그 후, 제어 장치(50)는, 브레이크 오프 상태 그대로 소정의 시간(이하, 「해방 시간」이라고도 칭한다) 대기한다(S114). 해방 시간은, 예를 들면 1초간 이상 30초간 이하인 것이 바람직하고, 한 예에서는 3초간으로 한다.

브레이크 오프 상태가 되고 나서 해방 시간이 경과하면, 제어 장치(50)가, S115에서 카운터를 잉크리먼트하고, 스텝 S120에서, 카운터값이 소정의 임계치(Th)(이하, 「제동 횟수」라고도 칭한다)에 달하였는지의 여부를 판단한다. 이 판단은, 끌어내림 조건이 성립하는지의 여부의 판단에 상당한다. 제동 횟수는 임의로 설정할 수 있는데, 한 예에서는 제동 횟수를 3회로 한다.

카운터값이 임계치(Th)에 달하지 않은 경우(S120에서 NO)에는, 끌어내림 조건이 성립하지 않는다고 판단되고, 처리가 S111로 되돌아온다. S120에서 카운터값이 임계치(Th)에 달하지 않는다고 판단되는 사이는 S111∼S115의 처리가 반복해서 행하여진. 다른 한편, 카운터값이 임계치(Th)에 달한 경우(S120에서 YES)에는, 끌어내림 조건이 성립한다고 판단되고, S23에서, 제어 장치(50)가 모터(120)를 제어하여 회전들보(110)를 회전시킴에 의해, 수력 발전 모듈(M)을 제1의 상태로 한다. 이에 의해, 수력 발전 모듈(M)이 제2의 상태가 아니게 되고, 도 14의 끌어내림 제어가 종료된다.

상기한 바와 같이, 도 14의 끌어내림 제어에서는, 수력 발전 모듈(M)이 제2의 상태인 때에, 제어 장치(50)가 브레이크 장치(30)를 제어하여, 브레이크 장치(30)에 의해 제동력이 부여된 상태에서 수차날개(11)을 회전시키는 제동 회전과, 브레이크 장치(30)에 의해 제동력이 부여되지 않은 상태에서 수차날개(11)을 회전시키는 비제동 회전을, 끌어내림 조건이 성립할 때까지 교대로 반복한다. 제2의 상태에서, 수차날개(11)의 회전에 대한 제동력의 부여(브레이크 온)를 단속적으로 행하여 제동력의 증감을 반복함에 의해, 수차날개(11)의 회전이 감속과 가속을 반복하게 된다. 이에 의해, 수차날개(11)로부터 이물이 떨어지기 쉬워지고, 보다 확실하게(또는, 단시간에) 이물을 제거하는 것이 가능해진다. 또한, 상기 제동 시간 및 해방 시간은, 수차날개(11)의 회전의 가감속에 필요로 하는 시간을 고려하여 설정되는 것이 바람직하다.

도 14의 S111∼S115의 처리는, 발전 제한을 행하는 상태(즉, 발전기(20)의 발전 부하가 제1의 상태보다도 작은 상태)에서 행해저도 좋다. S111∼S115에서 발전 제한을 행하는 경우, 제어 장치(50)는, 발전 부하가 작은 상태에서 발전을 행해도 좋고, 발전을 정지해도 좋다.

제1의 상태(통상 발전 상태), 제2의 상태(끌어올림 상태)는, 각각 도 6, 도 7에 도시하는 상태로 한정되지 않는다. 예를 들면, 제1의 상태를 도 6 또는 도 7에 도시하는 상태로 하고, 제2의 상태를 도 8에 도시하는 상태로 하여도 좋다. 도 8에 도시하는 상태에서는, 수면(Uw)이 도 4에 도시하는 범위(P1)에 위치하기 때문에, 도 6 및 도 7의 각각에 도시하는 상태보다도 상대 수면 위치가 낮아진다.

도 8에 도시하는 상태에서는, 수차날개(11)의 전부가 수로(200)의 수면(Uw)보다도 위에 존재하고, 각 수차날개(11)는 수로(200)를 흐르는 물의 힘을 받지 않는다. 그러나, 제2의 상태로서 도 8에 도시하는 상태를 채용한 경우, 끌어올림 전의 상태(예를 들면, 도 6 또는 도 7에 도시하는 상태)에서는, 수로(200)를 흐르는 물의 힘을 받아 수차날개(11)가 회전하고 있기 때문에, 끌어올림 후의 상태(즉, 도 8에 도시하는 상태)에서도, 관성에 의해 수차날개(11)가 회전한다. 이러한 제2의 상태(즉, 도 8에 도시하는 상태)에서도, 수차날개(11)가 수류로부터 수압을 받지 않게 되기 때문에, 수차날개(11)로부터 이물이 벗겨지기 쉬워진다.

제2의 상태에서의 수차날개(11)을 진동시킴에 의해 이물의 제거를 촉진하도록 하여도 좋다. 도 15는, 이러한 변형례를 설명하기 위한 도면이다.

도 15를 참조하면, 이 예에서는, 제2의 상태로서 도 8에 도시하는 상태를 채용하고 있다. 그리고, 도 12의 S21에서, 제어 장치(50)가 모터(120)를 제어함에 의해 회전들보(110)의 정전(正轉)과 역전을 소정의 회전량으로 교대로 반복해서 수차날개(11)을 진동시키고 있다. 수차날개(11)을 적당하게 진동시킴으로써, 이물의 제거를 촉진할 수 있다. 또한, 제2의 상태로서 도 7에 도시하는 상태를 채용하는 경우에도, 제2의 상태에서의 수차날개(11)을 적당하게 진동시킴으로써, 이물의 제거를 촉진할 수 있다.

회전들보(110)를 회전시키는 액추에이터는, 모터(120)로 한정되지 않고 임의이고, 예를 들면 에어 실린더를 이용한 액추에이터라도 좋다. 또한, 제1의 상태 및 제2의 상태가 되도록 수력 발전 모듈(M)을 움직이는 구동부는, 수력 발전 모듈(M)을 회전시키는 구동부(예를 들면, 전술한 회전들보(110) 및 모터(120)를 포함하는 구동부)로 한정되지 않고, 연직 방향으로 수력 발전 모듈(M)을 승강시키는 구동부(예를 들면, 매달아올림식(吊上げ式)의 크레인 장치)라도 좋다. 수력 발전 모듈(M)(수차(10)를 포함한다)을 승강시킴으로써, 상대 수면 위치(즉, 수차(10)에 대한 수로(200)의 수면의 위치)를 바꿀 수 있다.

전술한 제어가 적용되는 수력 발전 장치는, 1000㎾ 이하의 수력 발전을 행하는 소수력 발전 장치로 한정되지 않고, 보다 발전 출력이 큰 수력 발전 장치라도 좋다. 또한, 유수가 갖는 운동 에너지를 전력으로 변환하는 해류 발전 또는 조력 발전 또는 파력 발전을 행하는 발전 시스템에 전술한 제어를 적용해도 좋다. 도 16은, 상기 실시의 형태의 변형례에 관한 수중 부유식 해류 발전 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 16을 참조하면, 이 발전 시스템은, 수저(Bw)(보다 특정적으로는, 해저)에 설치된 앵커(310)와, 앵커(310)에 부착된 계류삭(係留索)(320)과, 수중 발전 장치(300)를 포함한다.

수중 발전 장치(300)는, 수차(10A)와, 발전 유닛(301)을 포함한다. 수차(10A)는, 수차날개(11A), 보스부(12A), 및 회전 샤프트(13A)를 포함한다. 발전 유닛(301)은, 발전기(20A)와, 부력 조정 장치(302, 303)와, 제어 장치(50A)를 포함한다. 발전 유닛(301)은, 계류삭(320)을 통하여 앵커(310)에 접속됨으로써, 수저(Bw)에 고정(계류)되어 있다. 발전기(20A)의 회전축은, 수차(10A)의 회전 샤프트(13A)와 접속되어 있다. 수류 방향(Dw)으로 흐르는 물(보다 특정적으로는, 해수)의 힘을 받아서 수차날개(11A)가 회전함으로써, 발전기(20A)에 의한 발전이 행해진다. 발전기(20A)에서 발전된 전력은, 도시하지 않은 전력선(예를 들면, 해저 케이블)을 통하여 전력 계통 또는 소매 전기사업자에게 공급되어도 좋고, 발전 유닛(301) 내의 축전 장치(도시 생략)에 축적되어도 좋다. 또한, 발전 유닛(301)에 도시하지 않은 전력 변환 장치(예를 들면, 정류 회로, DC/DC 컨버터, 및 DC/AC 인버터)를 마련하여, 발전기(20A)의 출력에 소정의 전력 변환을 행하도록 하여도 좋다.

제어 장치(50A)는, 부력 조정 장치(302, 303)를 제어하도록 구성된다. 부력 조정 장치(302, 303)는, 제1의 상태 및 제2의 상태가 되도록 수력 발전 모듈(수차(10A) 및 발전기(20A)를 포함한다)를 움직이는 구동부로서 기능한다. 부력 조정 장치(302, 303)는, 제어 장치(50A)로부터의 제어 신호에 응하여, 밸러스트수(水)의 주입/배출을 행하여 수중 발전 장치(300)의 부력을 조정하도록 구성된다.

제어 장치(50A)는, 부력 조정 장치(302, 303)를 제어하여, 부력 조정 장치(302, 303)에 밸러스트수를 주입함으로써, 수중 발전 장치(300)의 부력을 작게 하여 수중 발전 장치(300)를 가라앉힐 수 있다. 예를 들면, 도 16에 도시하는 수중 발전 장치(300) 전체가 수중(보다 특정적으로는, 해중)에 존재하는 상태를, 제1의 상태(통상 발전 상태)로 할 수 있다.

그리고, 수중 발전 장치(300)(나아가서는, 수력 발전 모듈)가 제1의 상태인 때에 소정의 끌어올림 조건이 성립한 경우에는, 제어 장치(50A)가, 부력 조정 장치(302, 303)를 제어하여, 부력 조정 장치(302, 303)로부터 밸러스트수를 배출함으로써, 수중 발전 장치(300)의 부력을 크게 하여 수중 발전 장치(300)를 부상(浮上)시킬 수 있다. 이러한 제어에 의해, 수중 발전 장치(300)(나아가서는, 수력 발전 모듈)를 제1의 상태로부터 제2의 상태(끌어올림 상태)로 할 수 있다. 예를 들면, 도 16 중에 1점쇄선으로 나타내는 상태를, 제2의 상태로 할 수 있다. 도 16 중에 1점쇄선으로 나타내는 상태에서는, 수면(Uw)이 수차(10A)의 회전축에 위치한다.

상기한 바와 같이, 수중 부유식 해류 발전 시스템에서도, 수력 발전 모듈을 제1의 상태 및 제2의 상태로 하는 것은 가능하고, 전술한 끌어올림 제어 및 끌어내림 제어를 행함으로써, 수로(보다 특정적으로는, 바다(海))를 흐르는 이물에 기인한 발전 능력의 저하를 억제하기 위한 처리를 저비용으로 용이하게 행할 수 있다. 또한, 상기한 수중 부유식 해류 발전 시스템에서, 앵커에 대신하여 싱커를 이용해도 좋다. 또한, 부력 조정 장치의 수 및 배치는 임의로 변경할 수 있다.

수차의 종류는, 수평축형의 프로펠러 수차로 한정되지 않고 임의로 변경할 수 있다. 도 17은, 수직축형의 수차를 채용한 수력 발전 모듈의 변형례를 도시하는 도면이다. 도 17을 참조하면, 이 수력 발전 모듈은, 수직축형의 수차(10B)를 구비한다. 그리고, 수차(10B)는, 수차날개(11B)와, 수차날개(11B)에 연결된 회전 샤프트(13B)를 구비한다. 회전 샤프트(13B)는, 수차(10B)의 회전축에 상당한다. 수차날개(11B)는, 직선날개식이고, 날개의 상하의 선단을 회전축을 향하여 구부린 형상을 갖는다. 이러한 수차날개(11B)는, Y축방향의 수류에 의해 회전한다. 수차날개(11B)가 회전함에 의해, 기어 박스(22B)를 통하여 회전 샤프트(13B)에 연결된 발전기(20B)의 회전 샤프트(보다 특정적으로는, 지주(21B) 내에 배치된 회전 샤프트)가 회전하여, 발전기(20B)에 의한 발전이 행해진다.

상기한 바와 같은 수력 발전 모듈을 전술한 구동부(즉, 회전들보(110), 모터(120), 및 가대(23)를 포함하는 구동부)에 부착함에 의해, 회전들보(110)의 회전 동작에 의해 수력 발전 모듈을 제1의 상태 및 제2의 상태로 할 수 있다. 이러한 수력 발전 장치에서도, 전술한 끌어올림 제어 및 끌어내림 제어를 행함으로써, 수로를 흐르는 이물에 기인한 발전 능력의 저하를 억제하기 위한 처리를 저비용으로 용이하게 행하는 것이 가능해진다.

상기한 각종 변형례는 조합시켜서 실시해도 좋다. 또한, 상기 실시의 형태 및 변형례에서 나타낸 구성은, 적절히 변경 가능하다. 예를 들면, 제어 장치(50)에 필요한 설정이 완료되어 있는 경우에는, 입력 장치(51)를 할애해도 좋다. 예를 들면, 끌어올림 제어 및 끌어내림 제어에서 브레이크 장치(30)를 사용하지 않는 경우에는, 브레이크 장치(30)를 할애해도 좋다.

금회 개시된 실시의 형태는, 모든 점에서 예시이고 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 할 것이다. 본 발명의 범위는, 상기한 실시의 형태의 설명이 아니라 청구의 범위에 의해 나타나고, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

10, 10A, 10B: 수차
11, 11A, 11B: 수차날개
12, 12A: 보스부
13, 13A, 13B: 회전 샤프트
20, 20A, 20B: 발전기
21, 21B: 지주
22, 22B: 기어 박스
23: 가대
24, 143: 대좌
25, 141, 142: 지지 부재
30: 브레이크 장치
41: 정류 회로
42: DC/DC 컨버터
43: DC/AC 인버터
50, 50A: 제어 장치
51: 입력 장치
52: 회전속도 검출기
100: 수력 발전 장치
110: 회전들보
111, 112: 베어링
120: 모터
130: 커플링
151, 152: 고정구
153: 고정들보
200: 수로
201, 202: 연부
231, 232: 가대 부재
300: 수중 발전 장치
301: 발전 유닛
302, 303: 부력 조정 장치
310: 앵커
320: 계류삭
M: 수력 발전 모듈

Claims (9)

1. 수로를 흐르는 물의 힘을 이용하여 회전하는 수차날개를 구비하는 수차와, 상기 수차날개의 회전력을 이용하여 발전하는 발전기를 포함하는 수력 발전 모듈과,
   제1의 상태 및 제2의 상태가 되도록 상기 수력 발전 모듈을 움직이는 구동부와,
   상기 구동부를 제어하는 제어 장치를 구비하고,
   상기 수차는 회전축의 주위에 복수의 상기 수차날개가 부착되어 구성되는 프로펠라 수차이며,
   상기 제1의 상태는, 상기 수차날개의 적어도 일부가 상기 수로의 수중에 존재하여 상기 수로를 흐르는 물의 힘을 받아 상기 수차날개가 회전하고, 상기 발전기에 의해 발전이 행해지는 상태이고,
   상기 제2의 상태는, 상기 수차날개의 적어도 일부가 상기 수로의 수면보다도 위에 존재하고, 또한, 상기 수차에 대한 상기 수로의 수면의 위치가 상기 제1의 상태보다도 낮은 상태이고,
   상기 제어 장치는, 상기 수력 발전 모듈이 상기 제1의 상태인 때에 소정의 끌어올림 조건이 성립하면, 상기 수력 발전 모듈을 상기 제2의 상태로 하도록 구성되며,
   상기 수력 발전 모듈이 상기 제1의 상태일 때에, 상기 수차날개에 부착한 이물의 양이 허용 범위를 초과하면 상기 끌어올림 조건이 성립하며,
   상기 제2의 상태에 있어서의 상기 수차의 상기 회전축과 상기 수로의 수류 방향의 각도는 20°이상 60°이하인 것을 특징으로 하는 수력 발전 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어 장치는, 상기 수력 발전 모듈이 상기 제1의 상태인 때에 상기 수차날개의 회전속도를 감시하고, 단위시간당의 상기 수차날개의 회전속도의 변화량이 임계치를 초과한 경우에, 상기 수차날개에 부착한 이물의 양이 상기 허용 범위를 초과했다고 판단하는 것을 특징으로 하는 수력 발전 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 수차날개의 회전에 제동력을 주는 제동 장치를 더 구비하고,
   상기 제어 장치는, 상기 제동 장치를 제어하도록 구성되고,
   상기 제어 장치는, 상기 수력 발전 모듈이 상기 제1의 상태인 때에 상기 소정의 끌어올림 조건이 성립하면, 상기 수력 발전 모듈을 상기 제2의 상태로 함과 함께, 상기 제동 장치에 의해 상기 제동력이 부여된 상태에서 상기 수차날개를 회전시키는 제동 회전과, 상기 제동 장치에 의해 상기 제동력이 부여되지 않은 상태에서 상기 수차날개를 회전시키는 비제동 회전을 교대로 반복하는 것을 특징으로 하는 수력 발전 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 수력 발전 모듈이 상기 제2의 상태인 때에는, 상기 발전기의 발전 부하를 상기 제1의 상태보다도 작게 하는 것을 특징으로 하는 수력 발전 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1의 상태는, 상기 수차날개의 전부가 상기 수로의 수중에 존재하여 상기 수로를 흐르는 물의 힘을 받아 상기 수차날개가 회전하는 상태이고,
   상기 제1의 상태에 있어서의 상기 수차의 상기 회전축과 상기 수로의 수류 방향의 각도는 0°이며,
   상기 제2의 상태는, 상기 수차날개의 일부가 상기 수로의 수중에 존재하여 상기 수로를 흐르는 물의 힘을 받아 상기 수차날개가 회전하는 상태이고,
   상기 제2의 상태에 있어서의 상기 수로의 수면은 상기 프로펠라 수차의 상기 회전축에 위치하며,
   상기 제어 장치는, 상기 수력 발전 모듈이 상기 제2의 상태인 때에 소정의 끌어내림 조건이 성립하면, 상기 수력 발전 모듈을 상기 제1의 상태로 하는 것을 특징으로 하는 수력 발전 장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 구동부는,
   회전들보와,
   상기 회전들보를 회전시키는 액추에이터와,
   상기 수력 발전 모듈과도 더불어 상기 회전들보와 함께 회전하도록, 상기 수력 발전 모듈을 지지한 상태에서 상기 회전들보에 고정된 지지대를 포함하고,
   상기 제어 장치는, 상기 액추에이터를 제어하는 것을 특징으로 하는 수력 발전 장치.
7. 제1항 또는 제2항에 기재된 수력 발전 장치를 이용하여, 유수가 갖는 운동 에너지를 전력으로 변환하는 해류 발전 또는 조력 발전 또는 파력 발전을 행하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템.
8. 수로를 흐르는 물의 힘을 이용하여 회전하는 수차날개를 구비하는 수차와, 상기 수차날개의 회전력을 이용하여 발전하는 발전기를 포함하는 수력 발전 모듈과,
   제1의 상태 및 제2의 상태가 되도록 상기 수력 발전 모듈을 움직이는 구동부와,
   상기 구동부를 제어하는 제어 장치를 구비하고,
   상기 수차는 회전축의 주위에 복수의 상기 수차날개가 부착되어 구성되는 프로펠라 수차이며,
   상기 제1의 상태는, 상기 수차날개의 적어도 일부가 상기 수로의 수중에 존재하여 상기 수로를 흐르는 물의 힘을 받아 상기 수차날개가 회전하고, 상기 발전기에 의해 발전이 행해지는 상태이고,
   상기 제2의 상태는, 상기 수차에 대한 상기 수로의 수면의 위치가 상기 제1의 상태보다도 낮은 상태이고,
   상기 제어 장치는, 상기 수력 발전 모듈이 상기 제1의 상태인 때에 소정의 끌어올림 조건이 성립하면, 상기 수력 발전 모듈을 상기 제2의 상태로 하도록 구성되며,
   상기 수력 발전 모듈이 상기 제1의 상태일 때에, 상기 수차날개에 부착한 이물의 양이 허용 범위를 초과하면 상기 끌어올림 조건이 성립하며,
   상기 제1의 상태에 있어서의 상기 수차의 상기 회전축과 상기 수로의 수류 방향의 각도는 20°이상 60°이하이며,
   상기 제2의 상태에서는 상기 수차날개의 전부가 상기 수로의 수면보다도 위에 존재하는 것을 특징으로 하는 수력 발전 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제어 장치는, 상기 제2의 상태에 있어서 상기 수차날개를 진동시키도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 수력 발전 장치.

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