KR20150080713A - 수로 발전장치 - Google Patents

Abstract

소수량의 물이 흐르는 수로에서 효과적으로 전기를 발전할 수 있는 수로 발전장치가 개시된다. 수로 발전장치는, 수로에 마주보고 상측에서 하측을 향해 설치되는 복수의 레일; 및 상기 레일을 따라 상하 승강하여 설치되는 발전체;를 포함한다. 상기 발전체는, 물이 흘러들어 오는 입구와, 상기 입구와 연통된 유로 및 상기 유로와 연통되어 물이 흘러나가는 출구가 형성된 하우징; 상기 유로에 위치하며, 상기 하우징에 고정된 발전기; 상기 발전기의 회전체와 연결된 회전축; 및 상기 회전축에 고정되며, 상기 유로상에 위치하는 터빈;을 포함한다. 상기 입구측의 유로가, 상기 출구측의 유로보다 단면적이 넓도록 형성되며, 상기 하우징의 외부 양측에, 상기 레일에 결합되어 슬라이딩 할 수 있도록 형성된 레일 결합부;를 더 포함한다. 따라서, 소유량의 물의 흐름에도 효과적으로 발전을 할 수 있으며, 배수로에 물이 흐르는 상태에서도 용이하게 설치할 수 있다.

Description

수로 발전장치{Power generating apparatus used in water passage}

본 발명은 발전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소수량의 물이 흐르는 수로에서 효과적으로 전기를 발전할 수 있는 수로 발전장치에 관한 것이다.

수력발전은 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르는 물의 위치에너지에 의해 발생한 물의 흐름을 이용하거나, 물의 압력차에 의해서 발생하는 물의 흐름을 이용하여 터빈을 회전시켜 전기에너지를 발생시키는 것을 말한다.

이러한 수력발전은 화력발전이나, 원자력 발전과 달리 환경오염물질을 배출하지 않는다는 장점이 있으나, 큰 물의 흐름을 발생시키기 위해서 대형 댐을 건설하거나, 방조제를 건설해야 하는 등의 환경파괴적인 요인이 있다. 또한, 수력에너지는 수량에 따라 증감이 있어, 우리나라와 같이 계절적으로 유량의 차이가 있는 경우 안정적인 전기 생산을 보장하기 어렵다는 단점이 있다.

이와 같은 수력발전의 단점은 많은 양의 유량이 있어야 경제성이 있는 발전을 할 수 있는 효율이 떨어지는 발전기로 인해서 발생되는 것이다. 만약에 소유량의 물의 흐름에도 효과적인 발전을 할 수 있다면, 소규모 저수시설 혹은 일반 하천수, 상하수도 등 환경을 파괴하지 않고 버려지는 다양한 물의 흐름을 이용하여 발전을 할 수 있게 된다.

따라서, 소유량의 물의 흐름에도 효과적인 발전을 할 수 있는 발전장치의 개발이 절실히 요청되고 있는 실정이다.

또한, 끊임없는 물이 배수되는 하수종말 처리장의 배수로, 화력발전소 등의 배수로 등의 배수로에 발전설비를 설치하기 위해서는, 별도의 우회 배수로를 설치하여야 하는 등 설치가 많이 번거로움이 있어, 이에 대해서도 효과적인 대응책이 필요하다.

본 발명의 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 소유량의 물의 흐름에도 효과적으로 발전을 할 수 있으며, 배수로에 물이 흐르는 상태에서도 용이하게 설치할 수 있는 수로 발전장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예는 상기와 같은 과제를 해결하고자, 수로에 마주보고 상측에서 하측을 향해 설치되는 복수의 레일; 및 상기 레일을 따라 상하 승강하여 설치되는 발전체;를 포함하며, 상기 발전체는, 물이 흘러들어 오는 입구와, 상기 입구와 연통된 유로 및 상기 유로와 연통되어 물이 흘러나가는 출구가 형성된 하우징; 상기 유로에 위치하며, 상기 하우징에 고정된 발전기; 상기 발전기의 회전체와 연결된 회전축; 및 상기 회전축에 고정되며, 상기 유로상에 위치하는 터빈;을 포함하고, 상기 입구측의 유로가, 상기 출구측의 유로보다 단면적이 넓도록 형성되며, 상기 하우징의 외부 양측에, 상기 레일에 결합되어 슬라이딩 할 수 있도록 형성된 레일 결합부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수로 발전장치를 제공한다.

상기 레일은, 상기 하우징의 입구측에 설치된 입구측 레일; 및 상기 하우징의 출구측에 설치된 출구측 레일;을 포함하고, 상기 레일 결합부는, 상기 입구측 레일에 결합되는 입구측 레일 결합부; 및 상기 출구측 레일에 결합되는 출구측 레일 결합부;를 포함한다.

복수의 상기 레일은, 상측에서 하측으로 향할 수로 상기 레일의 폭이 좁게 형성된다.

또한, 양단이 마주보는 상기 레일에 고정되어 보강하는 보강재가 더 설치된 것이 바람직하다.

상기 하우징은, 상기 입구 측에서 단면의 형상이 상기 수로의 단면 형상과 맞물리는 형상으로 형성되며, 상기 출구 측에서 단면의 형상이 원형인 것이 바람직하다.

상기 입구 측에서 단면의 형상은 사각형 형상인 것이 효과적이다.

상기 하우징의 상기 수로의 바닥면을 마주보는 하측면은 길이 방향으로 평평하게 형성되며, 상기 하측면과 마주보는 상기 하우징의 상측면은 상기 입구에서 상기 출구을 향해 하향 경사지도록 형성된 것이 효과적이다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 과제해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.

먼저, 소유량의 물의 흐름에도 효과적으로 발전을 할 수 있으며, 배수로에 물이 흐르는 상태에서도 용이하게 설치할 수 있다.

또한, 입구측 및 출구측에 레일결합부가 형성되어, 보다 안정적으로 발전체를 지지할 수 있다.

그리고, 상측 레일의 폭이 넓게 형성됨으로써, 상측으로 폭이 넓어지는 수로에서도 안정적으로 발전체를 설치할 수 있다.

또한, 수로의 단면의 형상에 따라, 입구가 형성되고, 출구는 터빈의 회전 형상에 따라 형성됨으로써, 발전효율을 더욱 증대시킬 수 있다.

그리고, 하우징의 하측면은 평평하게, 상측면은 경사지게 형성됨으로써, 발전효율을 더욱 증대시킬 뿐만 아니라, 수량이 많은 경우, 효과적으로 배수할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 수로 발전장치의 설치된 상태의 사시도
도 2는 도 1의 수로 발전장치의 설치과정의 사시도
도 3은 도 1의 발전체가 하나만 설치된 상태의 평면도
도 4은 도 1의 발전체의 투시 사시도
도 5는 도 4의 측면도
도 6은 본 발명의 제 2 실시예의 수로 발전장치의 설치 사시도
도 7은 도 6의 정면도

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 수로 발전장치의 설치된 상태의 사시도, 도 2는 도 1의 수로 발전장치의 설치과정의 사시도, 도 3은 도 1의 발전체가 하나만 설치된 상태의 평면도, 도 4은 도 1의 발전체의 투시 사시도, 도 5는 도 4의 측면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예의 수로 발전장치는, 수로(1)에 마주보고 상측에서 하측을 향해 설치되는 복수의 레일(110)과, 상기 레일(100)을 따라 상하 승강하여 설치되는 발전체(200)를 포함한다.

수로(1)는 농수로, 발전소의 배수로, 하수종말 처리장의 배수로 등 상시적으로 물이 배출되는 곳을 의미하는 것으로서, 어떠한 용도의 수로도 무방하다. 본 발명의 제 1 실시예에서는 복수개의 수로(1)가 배치된 배수로로 단면의 형상이 4각형이 형상을 예시하였다.

일반적으로 수로(1)는 콘크리트 구조물로 형성되며, 상부가 개방된 'U'자 형상으로 형성되거나, 복개되어 4면이 밀폐된 관로 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 수로(1)의 배출구에는 도 1과 같이, 측벽(2)이 외부로 노출된다. 본 발명의 수로 발전장치는, 이와 같은 수로(1)의 배출구의 측벽(2)에 설치되는 것으로서, 기존 수로의 해체 등의 작업이 필요없다는 점에 특징이 있다.

상기 발전체(200)는, 물이 흘러들어 오는 입구(201)와, 상기 입구(201)와 연통된 유로(203) 및 상기 유로(203)와 연통되어 물이 흘러나가는 출구(202)가 형성된 하우징(210)과, 상기 유로(203)에 위치하며, 상기 하우징(210)에 고정된 발전기(220)와, 상기 발전기(220)의 회전체와 연결된 회전축(230)과, 상기 회전축(230)에 고정되며, 상기 유로(203) 상에 위치하는 터빈(240)을 포함한다.

하우징(210)은 상기 입구측(201)의 유로(203)가, 상기 출구(202)측의 유로(203)보다 단면적이 넓도록 형성되며, 상기 입구 측에서 단면의 형상이 상기 수로의 단면 형상과 맞물리는 형상으로 형성되며, 상기 출구 측에서 단면의 형상이 원형으로 형성된다. 즉, 본 발명의 실시예에서는, 수로의 단면 형상이 사각형 형상이므로, 상기 입구(201) 측에서 단면의 형상은 사각형 형상으로 형성되며, 출구(202) 측의 유로(203)는 원형으로 형성된다. 이와 같이 형성됨으로써, 수로에 흐르는 물의 대부분을 발전에 이용할 수 있다.

발전체(200)의 터빈(240)은 유로의 형상이 원형인 출구측에 배치되고, 발전기(220)는 입구(201)와 터빈(240) 사이에 위치한다. 그 결과, 터빈(240)을 원형의 유로 상에 위치시킴으로써, 발전에 기여하지 않는 물의 흐름을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 가장 면적이 좁아지는 유속의 흐름이 가장 빠른 부분에 위치시켜, 발전효율을 증대시킬 수 있다. 더욱이, 발전기(220)를 유로의 단면적이 넓은 부분에 위치시켜, 유속의 손실을 최소화 할 수 있다.

또한, 상기 하우징(200)의 상기 수로(1)의 바닥면을 마주보는 하측면(212)은 길이방향으로 평평하게 형성되며, 상기 하측면(212)과 마주보는 상기 하우징의 상측면(211)은 상기 입구에서 상기 출구을 향해 하향 경사지도록 형성된다. 즉, 도 5를 참조하면, 하측면(212)은 직선으로 평편하게 형성됨에 반해서, 상측면(211)은 경사지도록 형성된다. 이와 같이, 형성됨으로써, 우선 터빈(240)이 수로의 바닥면에 근접한 위치에 위치하여, 물에 잠겨있을 확률이 높아 발전 효율을 높일 수 있다는 장점이 있을 뿐만 아니라, 입구측 상단(213)으로 물이 넘칠 때, 후방으로 쉽게 배출될 수 있도록 한다.

상기 하우징의 외부 양측에, 레일(110)에 결합되어 슬라이딩 할 수 있도록 형성된 레일 결합부(250)가 형성된다. 상기 레일 결합부(250)는, 입구측 레일(111)에 결합되는 입구측 레일 결합부(251)와, 상기 출구측 레일(112)에 결합되는 출구측 레일 결합부(252)를 포함한다.

레일(110)은 레일 조립체(100)에 포함되는 것으로서, 레일 조립체(100)는 전술한 레일(110)과, 상기 레일(100)을 수로(1)의 측벽(2)에 지지하도록 하는 레일 프레임(120)을 포함한다.

상기 레일(110)은, 상기 하우징의 입구측에 설치된 입구측 레일(111)과, 하우징의 출구측에 설치된 출구측 레일(112)를 포함한다.

레일(110) 및 레일 결합부(250)는 서로 슬라이딩 이동할 수 있도록 형성되면, 어떠한 형상이라도 무방하다. 즉, 어느 한 쪽이 'ㄷ'자 채널형상으로 형성되며, 다른 한 쪽은 채널의 홈에 끼워질 수 있는 돌출부로 형성된다.

이와 같은 수로 발전장치는, 도 2와 같이, 레일(110) 상단에 레일 결합부(250)를 맞춘 다음, 발전체(200)를 점차적으로 하강하여 도 1과 같이 설치를 완료할 수 있다. 즉, 수로(1)에 물이 흐르는 상태에서 발전체(200)를 레일을 이용하여 점진적으로 하강시켜 설치를 완료할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예의 수로 발전장치의 설치 사시도, 도 7은 도 6의 정면도이다.

제 2 실시예의 수로 발전장치는 발전체(1200)의 입구측에만 레일 결합부(1250)가 형성되며, 레일(1110) 또한, 수로(1)의 측벽(2)의 발전체(1200)의 입구측에만 형성되며, 발전체(1200)의 출구측에 형성되지 않는다. 이와 같이 형성됨으로써, 제 1 실시예와 같이, 복잡한 구조의 레일지지 프레임(120)이 불필요한 장점이 있다. 그러나, 지지하는 힘이 제 1 실시예 보다는 약하므로, 양단이 마주보는 상기 레일에 고정되어 보강하는 보강재(1120)가 더 설치된다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 수로 중에 상단의 너비(d1)가 하단의 너비(d2) 보다 넓게 형성된 경우, 복수의 상기 레일(1110)은, 상측에서 하측으로 향할 수로 상기 레일의 폭이 좁게 형성된 것이 바람직하다. 이와 같이 형성됨으로써, 설치시, 레일의 상단부터 안정적으로 고정되어, 설치될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

1: 수로 110, 1110: 레일
200, 1200: 발전체 201: 입구
203: 유로 202: 출구
210: 하우징 220: 발전기
230: 회전축 240: 터빈
250, 1250: 레일 결합부 111: 입구측 레일
112: 출구측 레일 251: 입구측 레일 결합부
252: 출구측 레일 결합부 1120: 보강재
212: 하측면 211: 상측면

Claims (7)

1. 수로에 마주보고 상측에서 하측을 향해 설치되는 복수의 레일; 및
   상기 레일을 따라 상하 승강하여 설치되는 발전체;
   를 포함하며,
   상기 발전체는,
   물이 흘러들어 오는 입구와, 상기 입구와 연통된 유로 및 상기 유로와 연통되어 물이 흘러나가는 출구가 형성된 하우징;
   상기 유로에 위치하며, 상기 하우징에 고정된 발전기;
   상기 발전기의 회전체와 연결된 회전축; 및
   상기 회전축에 고정되며, 상기 유로상에 위치하는 터빈;
   을 포함하고,
   상기 입구측의 유로가, 상기 출구측의 유로보다 단면적이 넓도록 형성되며,
   상기 하우징의 외부 양측에, 상기 레일에 결합되어 슬라이딩 할 수 있도록 형성된 레일 결합부;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수로 발전장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 레일은,
   상기 하우징의 입구측에 설치된 입구측 레일; 및
   상기 하우징의 출구측에 설치된 출구측 레일;
   을 포함하고,
   상기 레일 결합부는,
   상기 입구측 레일에 결합되는 입구측 레일 결합부; 및
   상기 출구측 레일에 결합되는 출구측 레일 결합부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 수로 발전장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   복수의 상기 레일은, 상측에서 하측으로 향할 수로 상기 레일의 폭이 좁게 형성된 것을 특징으로 하는 수로 발전장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   양단이 마주보는 상기 레일에 고정되어 보강하는 보강재;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수로 발전장치.
   
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 하우징은,
   상기 입구 측에서 단면의 형상이 상기 수로의 단면 형상과 맞물리는 형상으로 형성되며,
   상기 출구 측에서 단면의 형상이 원형인 것을 특징으로 하는 수로 발전장치.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 입구 측에서 단면의 형상은 사각형 형상인 것을 특징으로 하는 수로 발전장치.
   
7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 하우징의 상기 수로의 바닥면을 마주보는 하측면은 길이 방향으로 평평하게 형성되며,
   상기 하측면과 마주보는 상기 하우징의 상측면은 상기 입구에서 상기 출구을 향해 하향 경사지도록 형성된 것을 특징으로 하는 수로 발전장치.
   
   
   

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