KR20210140745A - 수력 발전 장치 - Google Patents

Abstract

수력 발전 장치(1)는, 수력을 회전력으로 변환하는 날개차(8)와, 이 날개차(8)의 회전에 의해 발전하는 발전기(10)와, 날개차(8)의 상류측에 설치되어 날개차(8)에 수로(2)의 물을 집수하는 집수 장치(22)를 구비하고 있다. 집수 장치(22)는, 수로(2)의 물을 증속하여 날개차(8)로 안내하는 집수판 유닛(23)과, 집수판 유닛(23)을 날개차(8)에 대하여 수로(2)의 소정 거리만큼 상류측에 배치하는 집수판 가이드(26)를 구비하고 있다. 집수판 유닛(23)은, 물의 흐름 방향 A1과 연직 방향으로 형성되는 평면(P)에서 복수의 집수판(24)으로 분할되고, 이 분할된 집수판(24)이 집수판 가이드(26)를 따라 수로(2)에 삽입되어 있다.

Description

수력 발전 장치

이 출원은, 2019년 3월 26일자 일본 특허출원 제2019-057602의 우선권을 주장하는 것이며, 그 전체를 참조에 의해 본원의 일부를 이루는 것으로서 인용한다.

본 발명은, 농업용 수로, 상하수도, 공업용 수로(水路), 소하천 등의 수로에 설치되는 수력 발전 장치에 관한 것이다.

수력 발전 장치는, 유수(流水)가 구비하는 운동 에너지를, 발전에 이용하는 시스템이다. 이 수력 발전 장치 중에서 소형의 것은, 농업용수 등의 수로에 설치하여 사용되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 2). 특허문헌 1의 수력 발전 장치는, 수차(水車; water wheel)보다 상류측에 프레임 부재를 구비하고, 프레임 부재의 상류측의 개구부의 위쪽으로 벽부를 가짐으로써 수류(水流)를 집중시키고, 약한 수류라도 충분한 발전을 행할 수 있다. 또한, 수차보다 상류측에 위치하는 프레임 부재의 상류측 개구부로부터 하류측 개구부까지 개구 면적을 좁힘으로써 더욱 수류를 집중시킬 수 있다.

특허문헌 2는, 입구측 개구부에 설치한 수류 증속부에 의해 유속(流速; flow rate)를 증대시킴으로써, 비교적 작은 수류로 효율적으로 발전 가능하게 하고 있다. 특허문헌 1과 마찬가지로, 입수측 개구부로부터 수차에 의한 발전부 바로 앞까지의 케이싱을 서서히 좁힘으로써 유량(流量)을 증가시키고 있다.

일본 공개특허 제2014-152645호 공보 일본 특허 제4022244호 공보

특허문헌 1은, 프로펠러의 블레이드(blade)의 회전 면적을 프레임 부재의 하류측 개구부의 면적 이하로 함으로써, 수류를 효율적으로 받아 발전 효율을 올리고 있다. 프레임 부재의 하류측 개구부는 프로펠러의 블레이드의 회전 면적보다 크므로, 프레임 부재가 대형화하기 쉽다. 프레임 부재가 대형화함으로써, 프레임 부재가 수류로부터 받는 힘은 커지고, 프레임 부재의 설치 비용이 높아진다. 또한, 수로 내에 충분한 수량(水量)이 없는 경우, 발전 효율을 충분히 높일 수 없다.

특허문헌 2는, 유속(flow rate)이 가장 빠른 개소(箇所)(= 수로 중앙)의 유속를 이용하기 위해 2대의 수차가 필요하며, 장치가 대형화하기 쉬우므로, 장치의 비용이 커지게 된다. 장치가 대형화하면, 좁은 유로(流路; flowpath) 등에의 이용이 곤란해진다.

본 발명은, 상기 문제점을 해소하기 위한 것이며, 그 목적은, 수로의 크기에 관계없이, 용이하게 운반, 조립, 설치를 행할 수 있는 수력 발전 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 수력 발전 장치는, 수력을 회전력으로 변환하는 날개차(impeller)와, 이 날개차의 회전에 의해 발전하는 발전기와, 상기 날개차의 상류측에 설치되어 상기 날개차에 수로의 물을 집수(集水)하는 집수 장치를 구비한 수력 발전 장치로서, 상기 집수 장치는, 상기 수로의 물을 증속하여 상기 날개차로 안내하는 집수판 유닛과, 상기 집수판 유닛을 날개차에 대하여 수로의 소정 거리만큼 상류측에 배치하는 집수판 가이드를 구비하고, 상기 집수판 유닛은, 물의 흐름 방향과 연직(沿直) 방향으로 형성되는 평면에서 복수의 집수판으로 분할되고, 이 분할된 집수판이 상기 집수판 가이드를 따라 수로에 삽입되어 있다.

이 구성에 의하면, 집수판 유닛이, 유수의 방향과 연직 방향으로 형성되는 평면에서 복수의 집수판으로 분할되어 있다. 이로써, 수로 폭이 크게 된 경우라도 집수판의 크기를 수로 폭에 맞출 필요가 없어, 운반, 조립, 설치를 용이하게 행할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 집수판이 연직 방향에 대하여 물의 흐름 방향으로 경사지도록, 상기 집수판 가이드가 설치되어 있어도 된다. 이 구성에 의하면, 집수판에 연직 방향으로부터 유수의 방향으로 각도가 주어진다. 이로써, 수류에 의해 집수판을 수로의 바닥에 가압하는 방향의 힘이 가해져, 집수판의 설치가 안정된다.

본 발명에 있어서, 상기 집수판 가이드에서의 물의 흐름 방향의 하류측인 후면에, 통형(筒形)의 안내공이 형성되어 있어도 된다. 이 구성에 의하면, 집수판과 날개차와의 거리가 이격되는 경우라도, 집수판의 사이를 지나는 물의 속도를 유지하여 날개차의 회전에 효율적으로 이용할 수 있다.

특허청구범위 및/또는 명세서 및/또는 도면에 개시된 2개 이상의 구성의 어떠한 조합도, 본 발명에 포함된다. 특히, 청구의 범위의 각 청구항의 2개 이상의 어떠한 조합도, 본 발명에 포함된다.

본 발명은, 첨부한 도면을 참고로 한 이하의 바람직한 실시형태의 설명으로부터 보다 명료하게 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 실시형태 및 도면은 단순한 도시 및 설명을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 정하기 위해 이용되지는 않는다. 본 발명의 범위는 첨부한 특허 청구의 범위에 의해 정해진다. 첨부 도면에 있어서, 복수의 도면에서의 동일한 부품 번호는, 동일 부분을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 수력 발전 장치를 수로에 설치한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 수력 발전 장치를 나타낸 정면도이다.
도 3은 동 수력 발전 장치를 도 1에 의해서도 폭이 큰 수로에 설치한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 수력 발전 장치를 나타낸 정면도이다.
도 5a는 동 수력 발전 장치의 집수판 가이드에 집수판을 설치하는 상황을 나타낸 정면도이다.
도 5b는 동 집수판 가이드에 집수판을 설치하는 상황을 나타낸 정면도이다.
도 5c는 동 집수판 가이드에 집수판을 설치하는 상황을 나타낸 정면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시형태에 관한 수력 발전 장치를 수로에 설치한 상태를 나타낸 정면도이다.
도 7은 동 수력 발전 장치를 나타낸 종단면도이다.

[제1 실시형태]

본 발명의 제1 실시형태를 도 1 내지 도 5와 함께 설명한다.

<수력 발전 장치 전체의 개략적인 구성>

도 1에 나타낸 바와 같이, 이 수력 발전 장치(1)는, 수로(2)에 설치되고, 수류에 의한 날개차의 회전에 의해 발전을 행한다. 수로(2)는, 농업용 수로, 공업용 수로, 소하천 등이며, 동 도면의 예에서는 수로 벽이 콘크리트 등으로 이루어지는 저벽(2a) 및 양측의 측벽(2b, 2b)로 구성되어 있다. 이 수력 발전 장치(1)는, 수력 발전 모듈(4)과, 이 수력 발전 모듈(4)을 수로(2)에 고정시키는 고정 부품(6)을 가지고 있다.

<수력 발전 모듈에 대하여>

수력 발전 모듈(4)는, 도 2에 나타낸 날개차(8)와, 날개차(8)의 회전에 의해 발전하는 발전기(10)를 구비하고 있다. 즉, 날개차(8) 및 발전기(10)가 고정 부품(6)을 통해 수로(2)에 고정되어 있다. 발전기(10)는, 예를 들면, 영구 자석 동기형(同期型)이다. 발전기(10)는, 케이스(11) 내에 수납되어 있고, 이 케이스(11)가 고정 부품(6)에 고정되어 있다. 날개차(8)는, 통상은 수로(2)의 유수 중에 잠기는 상태로 설치되고, 수력을 회전력으로 변환한다. 날개차(8)는, 회전 축심 O1이 수로(2)의 물의 흐름 방향과 평행한 프로펠러형이다. 날개차(8)는, 회전 축심 O1의 주위에 주위 방향으로 나란히 방사상으로 연장되는 복수(도시한 예에서는 5개)의 날개(blade)(8a)를 구비하고 있다. 날개차(8)의 방향은, 정면이 수류의 위쪽을 향할 수 있고, 기어 박스(12)(도 7)가 배면에 장착되어 있다.

날개차(8)의 회전축(도시하지 않음)은, 기어 박스(12) 내의 베어링(도시하지 않음)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 날개차(8)의 회전은, 기어 박스(12) 내의 베벨 기어 등의 기어열(도시하지 않음)에 의해 증속된다. 기어 박스의 출력축은, 상하 방향으로 연장되는 지주(支柱; support column)(14) 내의 전달축(도시하지 않음)을 통해 발전기(10)의 입력축(도시하지 않음)에 접속되어 있다.

<고정 부품에 대하여>

도 1에 나타낸 바와 같이, 고정 부품(6)은, 한 쌍의 고정구(16, 16)와, 한 쌍의 수평 지지재(18, 18)와, 발전기 테이블(20)을 구비한다. 수로(2)의 측벽(2b)에서의 상단(上端) 부근으로부터 상단부에 걸쳐, 한 쌍의 고정구(16, 16)가 고정되어 있다. 한 쌍의 고정구(16, 16)는, 수로(2)의 폭 방향으로 서로 대향하도록 설치되어 있다. 각 고정구(16)는, 예를 들면, 단면(斷面) L형의 앵글이다. 단, 고정구(16)는 이에 한정되지 않는다. 고정구(16)의 수로(2)의 측벽(2b)에 대한 고정은, 예를 들면, 볼트 고정이다.

수평 지지재(18)는, 한 쌍의 고정구(16, 16)에 지지되는 봉형(棒形) 부재여, 물의 흐름 방향 A1인 전후 방향으로 나란히 한 쌍 설치되어 있다. 즉, 각각의 수평 지지재(18)는, 한 쌍의 고정구(9, 9)에 의해 수로(2)의 양 측벽(2b)의 상단 사이에 걸쳐져 있다. 여기서, 물의 흐름 방향 A1의 상류측을 전방측으로 하고, 물의 흐름 방향 A1의 하류측을 후방측으로 한다. 이 실시형태의 수평 지지재(18)는, 횡단면 형상이 사각형의 각 파이프이다. 단, 수평 지지재(18)는 각 파이프에 한정되지 않는다. 수평 지지재(18)의 고정구(16)에 대한 고정은, 예를 들면, 볼트 고정이다.

각각의 수평 지지재(18)의 길이 방향[수로(2)의 폭 방향]의 중간 부근에 발전기 테이블(20)이 고정되어 있다. 이 발전기 테이블(20)에, 발전기(10)가 지지되어 있다. 즉, 발전기(10)는, 그 전부(前部)와 후부에서 각각의 수평 지지재(18, 18)에 지지되어 있다. 이 실시형태에서는, 발전기 테이블(20)은 수평 지지재(18)에 볼트 연결되고, 발전기(10)는 발전기 테이블(20)에 볼트(도시하지 않음)에 의해 착탈 가능하게 장착되어 있다. 단, 발전기(10) 및 발전기 테이블(20)의 장착 방법은 이에 한정되지 않는다.

<집수 장치에 대하여>

수력 발전 장치(1)는, 날개차(8)의 상류측에 설치된 집수 장치(22)를 구비하고 있다. 집수 장치(22)는, 수로(2)를 흐르는 물을 날개차(8)에 집수한다. 집수 장치(22)는, 수로(2)의 물을 증속하여 날개차(8)로 안내하는 복수의 집수판(24)을 구비하는 집수판 유닛(23)과, 집수판 유닛(23)을 수로(2)에 설치하는 집수판 가이드(26)를 구비하고 있다.

<집수판에 대하여>

집수판 유닛(23)은, 물의 흐름 방향 A1과 연직 방향으로 형성되는 평면(P)으로 분할되어 있고, 분할된 각각의 집수판(24)이 집수판 가이드(26)를 따라 수로(2)에 삽입되어 있다. 집수판(24)은, 예를 들면, 강제(鋼製), 수지제, 목제, 콘크리트제 등의 직사각형의 판 부재이다. 각각의 집수판(24)은, 폭 치수 및 높이 치수가 같은 공통의 부재이다. 단, 각각의 집수판(24)의 치수가 상이하게 되어 있어도 된다. 이 실시형태에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 수로(2)의 각각의 측벽(2b, 2b)으로부터 수로(2)의 폭 방향으로 2개의 집수판(24)이 배치되어 있다. 즉, 합계하여 4개의 집수판(24)이 설치되어 있다.

내측의 2개의 집수판(24, 24)의 사이에, 통수로(通水路)(25)가 형성되어 있다. 집수판(24, 24)의 사이의 통수로(25)를 지나는 물이 날개차(8)의 주변을 통과하도록, 집수판(24, 24)이 설치되어 있다. 즉, 집수판(24)은, 수로(2)를 차단하여 수로(2)의 물을 통수로(25)에 모은다. 이와 같이, 집수판(24)에 의해 유수의 유로 단면이 통수로(25)의 면적에 좁힐 수 있으므로, 날개차(8)를 통과하는 물의 유속(flow rate)이 증가한다. 이로써, 발전 효율의 향상을 도모할 수 있다.

통수로(25)는, 정면에서 볼 때, 즉, 물의 흐름 방향 A1의 상류측에서 볼 때, 날개차(8)의 전체가 육안 관찰할 수 있는 크기로 설정되어 있다. 이 실시형태에서는, 통수로(25)의 폭 방향 치수는 날개차(8)의 폭 방향 치수와 대략 같으며, 통수로(25)의 높이 방향 치수는 수로(2)의 높이와 대략 같다.

<집수판 가이드에 대하여>

집수판 가이드(26)는, 날개차(8)에 대하여 수로(2)의 상류측에 배치되어 있다. 이 실시형태의 집수판 가이드(26)는, 대략 연직 방향으로 연장되는 복수의 가이드 부재(28)를 구비하고, 각각의 가이드 부재(28)가 전방측(상류측)의 수평 지지재(18)에 지지되어 있다. 가이드 부재(28)는, 예를 들면, 금속판제이며, 이 실시형태에서는, 볼트 연결에 의해 수평 지지재(18)에 착탈 가능하게 장착되어 있다. 단, 가이드 부재(28)의 재질, 지지 구조는 이에 한정되지 않는다.

이 실시형태에서는, 집수판(24)이 연직 방향에 대하여 물의 흐름 방향 A1으로 경사지도록, 집수판 가이드(26)의 가이드 부재(28)가 설치되어 있다. 상세하게는, 집수판(24)이 연직 방향에 대하여 물의 흐름 방향 A1의 하류측으로 경사지게 연장되어 있다. 경사 각도 θ(도 7)는, 연직 방향으로부터 5∼60°, 바람직하게는 10∼45°, 더욱 바람직하게는 10∼30°이며, 도시한 예에서는, 약 15°이다. 각각의 집수판(24)의 상부에 개구(27)가 형성되어 있다. 개구(27)는, 수량이 많은 경우에, 물의 일부를 집수판(24)의 하류측에 인도한다. 이 실시형태에서는, 각각의 집수판(24)에 직사각형의 개구(27)가 1개 설치되어 있다. 단, 개구(27)의 수, 형상은 이에 한정되지 않는다. 또한, 개구(27)는 없어도 된다.

가이드 부재(28)는, 각각의 집수판(24)의 양 측부에 한 쌍 설치되고, 집수판(24)을 상하 방향으로 이동 가능하게 안내한다. 즉, 한 쌍의 가이드 부재(28, 28)와, 1개의 집수판(24)이 설치되는 집수판 수납 공간(28a)이 형성되어 있다. 이 실시형태에서는, 인접하는 집수판(24, 24) 사이의 가이드 부재(28)는, 1개의 가이드 부재(28)와 2개의 집수판(24, 24)의 일측부를 안내하고 있다. 상세하게는, 각각의 측벽(2b, 2b)로부터 수로(2)의 폭 방향 내측에 등간격(等間隔)으로 3개의 가이드 부재(28)가 배치되고, 3개의 가이드 부재(28)로 형성된 2개의 집수판 수납 공간(28a)에 2개의 집수판(24)이 삽입되어 있다.

각각의 집수판(24)은, 전술한 바와 같이, 그 양측 에지부가 집수판 가이드(26)의 가이드 부재(28, 28)에 의해 상하로 이동 가능하게 안내된다. 설치 상태에서는, 집수판(24)은, 가이드 부재(28, 28)의 사이의 집수판 수납 공간(28a)에 수납되고, 가이드 부재(28, 28)에 의해 집수판(24)의 폭 방향으로의 이동이 규제된다.

도 3 및 도 4는, 도 1 및 도 2의 수로(2)보다 수로 폭 W가 넓은 수로(2)에, 이 실시형태의 집수 장치(22)를 적용한 예를 나타낸다. 도 3 및 도 4의 예에서는, 수로(2)의 각각의 측벽(2b, 2b)로부터 수로(2)의 폭 방향으로 3개의 집수판(24)이 배치되어 있다. 즉, 합계하여 6개의 집수판(24)이 설치되어 있다. 상세하게는, 각각의 측벽(2b, 2b)으로부터 수로(2)의 폭 방향 내측에 등간격으로 4개의 가이드 부재(28)가 배치되고, 4개의 가이드 부재(28)로 형성된 3개의 집수판 수납 공간(28a)에 3개의 집수판(24)이 삽입되어 있다.

이와 같이, 수로 폭 W가 변경되어도, 집수판(24)의 개수를 변경함으로써 대응할 수 있으므로, 집수판(24)의 1개 당의 크기를 변경할 필요가 없다. 이로써, 집수판(24)의 운반, 조립, 설치가 용이하다.

<집수 장치의 수로에의 설치 수순에 대하여>

도 5a∼도 5c를 사용하여, 이 실시형태의 집수 장치(22)의 수로(2)로의 설치 수순을 설명한다. 먼저, 날개차(8), 발전기(10) 및 집수판 가이드(26)을, 고정 부품(6)을 통해 수로(2)에 설치한다.

다음에, 도 5a∼도 5c에 나타낸 바와 같이, 크레인 등을 사용하여, 1개의 집수판(24)을 위쪽으로부터 수로(2)에 설치한다. 구체적으로는, 위쪽으로부터 집수판 가이드(26)의 가이드 부재(28, 28)에 집수판(24)의 양측 에지부를 안내시키면서, 집수판 수납 공간(28a)에 집수판(24)을 삽입한다. 다른 집수판(24)에 대해서도, 동일한 수순으로 수로(2)에 설치된다.

이와 같이, 이 실시형태에 따르면, 집수판(24)을 1개씩 설치할 수 있다. 또한, 폭의 작은 집수판(24)을 집수판 가이드(26)를 따르게 하도록 설치함으로써, 물이 흐르고 있는 가운데도 용이하게 집수판(24)을 설치할 수 있다.

<작용 효과>

도 1에 나타낸 수력 발전 장치(1)에 의하면, 집수판(24)의 통수로(25)를 통과한 물이 날개차(8)에 집수되는 것에 의해, 날개차(8)가 회전한다. 이 날개차(8)의 회전에 의해 발전기(10)가 발전한다. 이 때, 집수판(24)에 의해 유수의 유로 단면이 통수로(25)의 면적에 좁힐 수 있으므로, 날개차(8)를 통과하는 물의 유속(flow rate)이 증가한다. 따라서, 발전 효율을 높일 수 있다.

상기 구성에 의하면, 집수판 유닛(23)이, 물의 흐름 방향 A1 방향과 연직 방향으로 형성되는 평면(P)과 복수의 집수판(24)으로 분할되어 있다. 이로써, 수로 폭 W가 크게 된 경우라도 집수판(24)의 크기를 수로 폭에 맞출 필요가 없어, 운반, 조립, 설치를 용이하게 행할 수 있다.

또한, 집수판(24)이 연직 방향에 대하여 물의 흐름 방향 A1으로 경사지도록, 집수판 가이드(26)가 설치되어 있다. 이로써, 집수판(24)에 연직 방향으로부터 유수의 방향으로 각도가 주어진다. 따라서, 수류에 의해 집수판(24)을 수로(2)의 바닥에 가압하는 방향의 힘이 가해져, 집수판(24)의 설치가 안정된다.

[제2 실시형태]

본 발명의 제2 실시형태를 도 6 내지 도 7과 함께 설명한다. 제2 실시형태에 있어서, 제1 실시형태와 같은 구성에는 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략한다. 제2 실시형태에서는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 집수판(24)에, 통수공(通水孔)(30)이 형성되어 있다.

집수판(24)은, 수로(2)를 차단하여 수로(2)의 유수을 통수공(30)에 모은다. 즉, 집수판(24)에 의해 유수의 유로 단면이 통수공(30)의 면적에 좁힐 수 있으므로, 날개차(8)를 통과하는 물의 유속이 증가한다. 이로써, 발전 효율의 향상을 도모할 수 있다.

이 실시형태의 통수공(30)은, 환공(丸孔)으로 이루어지는 관통공이며, 그 직경은, 날개차(8)의 직경과 같거나, 또는 날개차(8)의 직경보다 크다. 또한, 통수공(30)은, 집수판(24)이 수로(2)에 설치된 상태로, 날개차(8)의 회전 축심 O1과 동심(同心)으로 되는 위치에 형성되어 있다. 환언하면, 날개차(8) 및 집수판(24)이 수로(2)에 설치된 상태에 있어서, 날개차(8)에 대하여 동일한 깊이 위치이자 또한, 동일한 폭 방향 위치에, 집수판(24)의 통수공(30)이 위치한다.

이 실시형태에서는, 수로(2)의 폭 방향 전체에 걸쳐, 복수(이 예에서는 6개)의 집수판(24)이 배치되어 있고, 이 복수의 집수판(24)에, 통수공(30)이 형성되어 있다. 상세하게는, 각각의 집수판(24)가, 상반판(24a)과 하반판(24b)을 가지고, 상반판(24a)의 하부 에지와 하반판(24b)의 상부 에지에 절결부(切缺部; cut-out portion)가 형성되어 있다. 집수판(24)의 설치 상태로, 이들의 절결부에 의해 통수공(30)이 형성된다. 이 실시형태에서는, 각각의 집수판(24)을 수로(2)에 설치할 때, 먼저 하반판(24b)을 설치하고, 이어서 상반판(24a)을 설치한다.

또한, 도 7에 나타낸 바와 같이, 집수판 가이드(26)에서의 물의 흐름 방향 A1의 하류측인 후면에, 안내공(32)이 형성되어 있다. 이 실시형태의 안내공(32)은, 원통형의 파이프(36)에 의해 형성되어 있다. 안내공(32)은, 예를 들면, 집수판 가이드(26)에 용접으로 접합된다. 단, 안내공(32)의 고정 방법은 이에 한정되지 않는다.

안내공(32)은, 통수공(30)과 날개차(8)와의 사이에 배치되어 있고, 통수공(30)을 통과한 물을 날개차(8)로 안내한다. 안내공(32)의 직경은, 날개차(8) 및 통수공(30)의 직경과 대략 동일하게 설정되어 있다. 또한, 안내공(32)은, 집수판(24)이 수로(2)에 설치된 상태로, 날개차(8)의 회전 축심 O1과 동심으로 되는 위치에 설치되어 있다. 환언하면, 날개차(8) 및 집수판(24)이 수로(2)에 설치된 상태에 있어서, 날개차(8)에 대하여 동일한 깊이 위치이자 또한, 동일한 폭 방향 위치에, 안내공(32)이 위치한다.

이 실시형태에서는, 고정 부재(6)와 집수판 가이드(26)와의 사이에, 복수의 보강 부재(34)가 가로걸쳐져 있다. 보강 부재(34)는, 예를 들면, 봉형의 판재이며, 그 상단이 고정 부재(6)에 연결되고, 하단(下端)이 집수판 가이드(26)의 하부에 연결되어 있다. 보강 부재(34)와 고정 부재(6)와의 연결 및 보강 부재(34)와 집수판 가이드(26)와의 연결은, 예를 들면, 볼트 연결이다. 단, 보강 부재(34)의 연결 방법은 이에 한정되지 않는다. 보강 부재(34)로 보강함으로써, 안내공(32)을 집수판 가이드(26)에 설치한 경우라도, 집수판 가이드(26)의 지지가 안정된다.

<작용 효과>

도 6의 수력 발전 장치(1)에 의하면, 집수판(24)의 통수공(30)을 통과한 물이 날개차(8)에 집수되는 것에 의해, 날개차(8)가 회전한다. 이 날개차(8)의 회전에 의해 발전기(10)가 발전한다. 이 때, 집수판(24)에 의해 유수의 유로 단면이 통수공(30)의 면적에 좁힐 수 있으므로, 날개차(8)를 통과하는 물의 유속이 증가한다. 따라서, 발전 효율을 높일 수 있다.

제2 실시형태에 의해서도, 제1 실시형태와 마찬가지로, 집수판(24)을 수로(2)에 용이하게 설치할 수 있다. 또한, 제2 실시형태에 의하면, 집수판 가이드(26)의 후면에 안내공(34)이 형성되어 있다. 이로써, 집수판(24)과 날개차(8)와의 거리가 이격되는 경우라도, 안내공(34)에 의해 집수판(24)의 사이를 지나는 물의 속도가 유지된다. 따라서, 속도의 증가한 수류를 이용하여 날개차(8)를 회전할 수 있다.

본 발명은, 이상의 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서, 각종 추가, 변경 또는 삭제가 가능하다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 집수판 가이드(26)는, 집수판(24)이 연직 방향에 대하여 물의 흐름 방향으로 경사지도록 설치되어 있었지만, 집수판(24)이 연직 방향으로 연장되도록 집수판 가이드(26)를 설치해도 된다. 또한, 통수공(30)의 직경이 날개차(8)의 직경보다 작아도 된다. 따라서, 그와 같은 것도 본 발명의 범위 내에 포함된다.

1: 수력 발전 장치
2: 수로
8: 날개차
10: 발전기
22: 집수 장치
23: 집수판 유닛
24: 집수판
26: 집수판 가이드
32: 안내공

Claims (3)

1. 수력을 회전력으로 변환하는 날개차(impeller);
   상기 날개차의 회전에 의해 발전하는 발전기;
   상기 날개차의 상류측에 설치되어 상기 날개차에 수로(水路)의 물을 집수(集水)하는 집수 장치;
   를 포함하는 수력 발전 장치로서,
   상기 집수 장치는, 상기 수로의 물을 증속하여 상기 날개차로 안내하는 집수판 유닛; 및
   상기 집수판 유닛을 날개차에 대하여 수로의 소정 거리만큼 상류측에 배치하는 집수판 가이드;를 구비하고,
   상기 집수판 유닛은, 물의 흐름 방향과 연직(沿直) 방향으로 형성되는 평면에서 복수의 집수판으로 분할되고, 상기 분할된 집수판이 상기 집수판 가이드를 따라 수로에 삽입되어 있는,
   수력 발전 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 집수판이 연직 방향에 대하여 물의 흐름 방향에 대하여 경사지도록, 상기 집수판 가이드가 설치되어 있는, 수력 발전 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 집수판 가이드에서의 물의 흐름 방향의 하류측인 후면에, 통형(筒形)의 안내공이 형성되어 있는, 수력 발전 장치.

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