WO2012030051A1 - 수차 및 이를 이용한 수력발전 구조물 - Google Patents

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정해권
정준홍
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Chung Kwang-Ok
Jung Hae Kwon
Jung Jun Hong
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    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the present invention relates to the field of civil engineering, and more particularly, to a structure for hydro power generation.
  • an object of the present invention is to propose a water wheel and a hydroelectric structure using the same to efficiently convert the hydraulic power of the river into electrical energy. It is done.
  • the present invention is a rotation shaft 110 formed in the vertical direction; It proposes a hydro-powered aberration 100 characterized in that it comprises a; a plurality of rotary wings 120 installed in a radial structure around the rotary shaft 110.
  • the plurality of rotary blades 120 are formed to be curved in a longitudinal direction in a predetermined direction.
  • auxiliary blades 123 protrude from the plurality of rotary blades 120 in a direction facing a predetermined direction.
  • the rotary blade 120 is preferably formed so that the area of the cross section is gradually reduced toward the outer end.
  • the hollow part 121 in which the penetration of water is prevented is formed in the rotary blade 120.
  • the hinge portion 111 protrudes outward from the side of the rotation shaft 110, and the rotation blade 120 is installed to be hinged in a rotational direction with respect to the hinge portion 111.
  • a plurality of contact surfaces 122a and 122b are formed at the inner end of the rotary blade 120 to contact the outer wall of the rotary shaft 110 and have different inclinations.
  • the present invention is a flow path blocking member 200 is installed to block a part of the flow of water to form a power generation passage (a);
  • the aberration 100; including, the rotary blade 120 formed on one side of the rotary shaft 110 is located downstream of the flow path blocking member 200, the rotation formed on the other side of the rotary shaft 110
  • the wing 120 presents a hydroelectric power generation structure characterized in that it is positioned to be exposed to the power generation passage (a).
  • the flow rate increasing member 300 is installed at the other side of the rotating shaft 110 to form the power generation flow path a together with the flow path blocking member 200.
  • the flow path blocking member 200 and the flow rate increasing member 300 are preferably installed such that the mutual gap gradually narrows toward the installation position of the aberration 100.
  • the flow path blocking member 200 and the flow rate increasing member 300 preferably have a curved structure protruding toward the inside.
  • An outer pile 400a is installed at the other side of the aberration 100, and the flow increasing member 300 is preferably installed at the outer pile 400a.
  • the outer pile 400a is preferably formed in a streamlined structure having pointed upstream and downstream ends.
  • the flow path blocking member 200 is formed in a streamlined structure having a sharp upstream end, and the flow increase member 300 is provided on the left and right sides of the flow path blocking member 200, and the flow path blocking member 200 and Preferably, the aberration 100 is provided in each of the pair of power generation passages a formed between the pair of flow increasing members 300.
  • the downstream end of the flow path blocking member 200 is preferably curved to concave toward the downstream side.
  • a plurality of the outer piles 400a are installed, and a deck 410 extending from the ground is installed above the plurality of outer piles 400a.
  • the power generator 420 connected to the rotating shaft 110 is installed above the deck 410.
  • the wear b is formed in the lower region of the aberration 100.
  • the weir b is preferably formed such that the upstream inclination is steep and the downstream inclination is gentle.
  • a plurality of flow path blocking members 200 are installed between the pair of flow increasing members 300, and an inner pile 400b is installed between the plurality of flow path blocking members 200.
  • (a) is formed in an area between the flow path blocking member 200 and the inner pile 400b and an area between the flow rate increasing member 300 and the flow path blocking member 200, and the plurality of power generation flow paths a. It is preferable that the aberration 100 is installed at each).
  • the inner pile 400b is preferably formed in a streamlined structure having sharp upstream and downstream ends.
  • the flow path blocking member 200 has a pile portion 200a formed in a streamlined cross-sectional structure; It is preferable to include a; aberration receiving groove 201 formed on one side or both sides of the pile portion 200a so that the rotary blade 120 formed on one side of the rotation shaft 110 of the aberration 100 is accommodated.
  • the present invention proposes an aberration and a hydroelectric power generation structure using the same, which can efficiently convert the hydraulic power of a river into electrical energy without having a dam as a premise.
  • FIG. 1 is a plan view of a first embodiment of a hydropower structure.
  • FIG. 2 is a perspective view of a rotary blade.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a rotary blade.
  • FIG. 6 is a plan view of a second embodiment of a hydropower structure.
  • FIG. 7 is a plan view of a third embodiment of a hydropower structure.
  • FIG 8 is a front view of a third embodiment of a hydroelectric structure.
  • FIG. 9 is a side view of a third embodiment of a hydroelectric structure.
  • FIG. 10 is a plan view of a fourth embodiment of a hydropower structure.
  • FIG. 11 is a plan view of a fifth embodiment of a hydropower structure.
  • hinge portion 120 rotary blade
  • the hydro-powered aberration 100 is basically, a rotating shaft 110 formed in the vertical direction; It is configured to include; a plurality of rotary blades 120 installed in a radial structure around the rotary shaft 110.
  • the rotation axis 110 is formed in the vertical direction (vertical direction with respect to the water flow direction), whereas the rotation axis of the general aberration is formed toward the horizontal direction (water flow direction).
  • the contact area between the rotary blade 120 and the water can be increased, compared to the general aberration having the configuration of the horizontal axis of rotation, thereby increasing the power generation efficiency by hydraulic power. You can get it.
  • this configuration has a problem that some of the rotary wing 120 is driven in the forward direction by the flow of water, but the other part is driven in the reverse direction with respect to the flow of water, thereby preventing the rotation.
  • the rotary blade 120 formed on one side of the rotary shaft 110 is located on the downstream side of the flow path blocking member 200, the rotary blade 120 formed on the other side of the rotary shaft 110 is in the power generation passage (a)
  • the aberration 100 can be rotated by the flow of water while taking the structure of the vertical rotation shaft 110.
  • auxiliary blade 123 protrudes on a surface of the plurality of rotary blades 120 facing the predetermined direction (the same rotational direction)
  • the water flowing along the surface in contact with the rotary blade 120 is the auxiliary blade above Also in contact with 123, the effect that more hydraulic energy can be transmitted to the rotor blade 120 is added (Fig. 5).
  • the area of the cross section of the rotary blade 120 is preferably formed to gradually decrease toward the outer end in terms of reducing the generation of vortex.
  • the advantage is that it can further promote the rotation of the aberration 100 by.
  • the hinge portion 111 protrudes outward from the side of the rotation shaft 110, and the rotary blade 120 is installed to be hinged in the rotational direction with respect to the hinge portion 111, the power generation flow path a. If exposed, the rotary blade 120 is extended drive, otherwise it will be a folded drive bar, there is an effect that can further reduce the resistance in the above-described reverse drive (Fig. 4, 5).
  • the flow path blocking member 200 and the flow rate increasing member 300 may achieve a more stable flow rate and flow rate in the power generation flow path a.
  • the flow increasing member 300 has a larger scale than the flow path blocking member 200.
  • the outer pile 400a is first installed on the other side of the aberration 100, and based on this, a plate-like structure It is preferable to install the flow rate increasing member 300 in terms of convenience of construction.
  • the outer pile 400a as a reference for the construction of the flow increasing member 300 may have a general circular cross-sectional structure. However, when the upstream and downstream ends of the outer pile 400a are formed in a pointed streamlined structure, the construction may be performed. It is simple and adds the advantage of minimizing the disturbance of water flow in the power generation flow path.
  • the upstream end of the flow path blocking member 200 has a pointed streamlined structure, and a pair of flow increasing members 300 are installed on the left and right sides of the flow path blocking member 200, and the flow path blocking member
  • a pair of power generation flow paths (a) formed between the 200 and the pair of flow increasing members (300) efficiently takes a pair of power generation flow paths (a) when the aberrations 100 are respectively provided. Forming, and can be installed in each of the aberrations 100, it is possible to obtain the effect that the power generation efficiency and investment cost can be further increased.
  • downstream end of the flow path blocking member 200 has a curved structure to concave toward the downstream side is preferable in terms of minimizing the resistance of the water by the reverse drive of the rotary blade (120).
  • the installation of the generator 420 connected to the rotary shaft 110 on the top of the deck 410 is advantageous in that it can facilitate the installation and maintenance of the generator 420 (Figs. 8 and 9).
  • a weir (b) is formed in the lower region of the aberration 100, so that the load of the water flow exceeding this is concentrated on the aberration 10 (FIGS. 8 and 9).
  • the wear b is formed such that the upstream slope is steep and the downstream slope is gentle.
  • a plurality of flow path blocking members 200 are installed between the pair of flow increasing members 300, and an inner pile 400b is disposed between the plurality of flow path blocking members 200.
  • the power generation flow passage (a) is formed in a region between the flow path blocking member 200 and the inner pile 400b and a region between the flow rate increasing member 300 and the flow path blocking member 200 and includes a plurality of power generation passages.
  • the aberration 100 is installed in each of the flow paths a, the effect of increasing the investment efficiency and the power generation efficiency relative to the cost can be further increased.
  • the inner pile (400b) is also formed in a streamlined structure having a sharp upstream and downstream end portions, similar to the outer pile (400a) described above, the construction is easy, and the disturbance to the flow of water in the power generation flow path can be minimized.
  • the advantage is that it is added.
  • the flow path blocking member 200 may include a pile part 200a having a streamlined cross-sectional structure; Aberration receiving groove 201 formed on one side or both sides of the pile portion 200a, such that the rotary blade 120 formed on one side of the rotation shaft 110 of the aberration 100 is accommodated; 11).
  • the flow path blocking member 200 may be constructed in substantially the same manner as the above-described pile (400a, 400b), the aberration 100 is installed in the aberration receiving groove 201 after the construction of the flow path blocking member 200. If so, there is an advantage that can be economically formed a small-scale hydroelectric structure by a simple construction.

Abstract

본 발명은 연직방향으로 형성된 회전축(110); 회전축(110)을 중심으로 방사상 구조로 설치된 복수의 회전날개(120);를 포함하는 것을 특징으로 하는 수력발전용 수차(100)를 제시함으로써, 댐을 전제로 하지 않으면서도, 하천의 수력을 효율적으로 전기에너지로 전환할 수 있도록 한다.

Description

수차 및 이를 이용한 수력발전 구조물
본 발명은 토목 기술분야에 관한 것으로서, 상세하게는 수력발전을 위한 구조물에 관한 것이다.
바다의 조력, 하천의 수력 등은 환경오염을 거의 수반하지 않는 청정 에너지원이므로, 이를 효율적으로 활용하고자 하는 연구가 지속적으로 시도되어 왔다.
특히, 하천의 경우 일정한 방향을 향하여 지속적으로 물의 흐름이 이루어지므로, 수차(발전용 프로펠러)를 일정한 방향으로 회전시키면서 발전 작업을 할 수 있으므로, 바다의 조력 발전에 비해 발전 설비의 제작 및 운용이 간편하다는 장점이 있다.
종래 하천의 수력발전은, 하천에 댐을 구축하고 그 댐의 낙차에 의해 발생하는 물의 위치에너지를 수차의 운동에너지로 변화하는 방식을 사용하여 왔다.
그런데, 이러한 종래의 방식은 댐을 시공해야 하는 수고와 비용의 소요가 크다는 점, 댐의 저류부에 의한 수몰지역이 발생한다는 점 등의 문제가 지적되어 왔다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 댐을 전제로 하지 않으면서도, 하천의 수력을 효율적으로 전기에너지로 전환할 수 있도록 하는 수차 및 이를 이용한 수력발전 구조물을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 연직방향으로 형성된 회전축(110); 상기 회전축(110)을 중심으로 방사상 구조로 설치된 복수의 회전날개(120);를 포함하는 것을 특징으로 하는 수력발전용 수차(100)를 제시한다.
상기 복수의 회전날개(120)는 종단면이 일정 방향을 향하여 만곡지게 형성된 것이 바람직하다.
상기 복수의 회전날개(120)에는 일정 방향을 향하는 면에 보조날개(123)가 돌출형성된 것이 바람직하다.
상기 회전날개(120)는 횡단면의 면적이 외측 단부를 향하여 점진적으로 감소하도록 형성된 것이 바람직하다.
상기 회전날개(120)의 내부에는 물의 침투가 방지된 중공부(121)가 형성된 것이 바람직하다.
상기 회전축(110)의 측방에는 힌지부(111)가 외측으로 돌출형성되고, 상기 회전날개(120)는 상기 힌지부(111)에 대하여 회전방향으로 힌지구동 가능하도록 설치된 것이 바람직하다.
상기 회전날개(120)의 내측 단부에는, 상기 회전축(110)의 외벽에 접촉함과 아울러, 상호 기울기가 다르게 형성된 복수의 접촉면(122a,122b)이 형성된 것이 바람직하다.
본 발명은 물의 흐름 중 일부를 막아 발전용 유로(a)를 형성하도록 설치된 유로 차단부재(200); 상기 수차(100);를 포함하고, 상기 회전축(110)의 일측에 형성된 상기 회전날개(120)는 상기 유로 차단부재(200)의 하류 측에 위치하고, 상기 회전축(110)의 타측에 형성된 상기 회전날개(120)는 상기 발전용 유로(a)에 노출되도록 위치하는 것을 특징으로 하는 수력발전 구조물을 함께 제시한다.
상기 유로 차단부재(200)와 함께 상기 발전용 유로(a)를 형성하도록, 상기 회전축(110)의 타측에는 유량 증대부재(300)가 설치된 것이 바람직하다.
상기 유로 차단부재(200) 및 유량 증대부재(300)는 상호 간격이 상기 수차(100)의 설치위치를 향하여 점진적으로 좁아지도록 설치된 것이 바람직하다.
상기 유로 차단부재(200) 및 유량 증대부재(300)는 내측을 향하여 돌출된 만곡진 구조인 것이 바람직하다.
상기 수차(100)의 타측에는 외측 파일(400a)이 설치되고, 상기 유량 증대부재(300)는 상기 외측 파일(400a)에 설치된 것이 바람직하다.
상기 외측 파일(400a)은 상류측 및 하류측 단부가 뾰족한 유선형 구조로 형성된 것이 바람직하다.
상기 유로 차단부재(200)는 상류측 단부가 뾰족한 유선형 구조로 형성되고, 상기 유량 증대부재(300)는 한 쌍이 상기 유로 차단부재(200)의 좌우에 설치되며, 상기 유로 차단부재(200) 및 한 쌍의 유량 증대부재(300)의 사이에 형성된 한 쌍의 상기 발전용 유로(a)에는 각각 상기 수차(100)가 설치된 것이 바람직하다.
상기 유로 차단부재(200)의 하류측 단부는 하류 측을 향하여 오목하도록 만곡진 구조인 것이 바람직하다.
상기 외측 파일(400a)은 복수가 설치되고, 상기 복수의 외측 파일(400a)의 상부에는 지상에서 연장된 데크(410)가 설치된 것이 바람직하다.
상기 데크(410)의 상부에는 상기 회전축(110)에 연결된 발전장치(420)가 설치된 것이 바람직하다.
상기 수차(100)의 하부 영역에는 웨어(b)가 형성된 것이 바람직하다.
상기 웨어(b)는 상류측 경사가 가파르고, 하류측 경사가 완만하도록 형성된 것이 바람직하다.
상기 한 쌍의 유량 증대부재(300) 사이에는 복수의 상기 유로 차단부재(200)가 설치되고, 상기 복수의 유로 차단부재(200)의 사이에는 내측 파일(400b)이 설치되며, 상기 발전용 유로(a)는 상기 유로 차단부재(200)와 내측 파일(400b)의 사이 영역 및 상기 유량 증대부재(300)와 유로 차단부재(200)의 사이 영역에 형성되고, 상기 복수의 발전용 유로(a)에는 각각 상기 수차(100)가 설치된 것이 바람직하다.
상기 내측 파일(400b)은 상류측 및 하류측 단부가 뾰족한 유선형 구조로 형성된 것이 바람직하다.
상기 유로 차단부재(200)는 유선형 단면 구조로 형성된 파일부(200a); 상기 수차(100)의 회전축(110)의 일측에 형성된 상기 회전날개(120)가 수납되도록, 상기 파일부(200a)의 일측 또는 양측에 형성된 수차 수납홈(201);을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 댐을 전제로 하지 않으면서도, 하천의 수력을 효율적으로 전기에너지로 전환할 수 있도록 하는 수차 및 이를 이용한 수력발전 구조물을 제시한다.
도 1 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 1은 수력발전 구조물의 제1 실시예의 평면도.
도 2는 회전날개의 사시도.
도 3은 회전날개의 종단면도.
도 4는 수차의 주요부 단면도.
도 5는 수차의 사용상태도.
도 6은 수력발전 구조물의 제2 실시예의 평면도.
도 7은 수력발전 구조물의 제3 실시예의 평면도.
도 8은 수력발전 구조물의 제3 실시예의 정면도.
도 9는 수력발전 구조물의 제3 실시예의 측면도.
도 10은 수력발전 구조물의 제4 실시예의 평면도.
도 11은 수력발전 구조물의 제5 실시예의 평면도.
***부호의 설명***
a : 발전용 유로 b : 웨어
100 : 수차 110 : 회전축
111 : 힌지부 120 : 회전날개
121 : 중공부 122a,122b : 접촉면
200 : 유로 차단부재 300 : 유량 증대부재
400a : 외측 파일 400b : 내측 파일
410 : 데크 420 : 발전장치
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 1 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 수력발전용 수차(100)는 기본적으로, 연직방향으로 형성된 회전축(110); 회전축(110)을 중심으로 방사상 구조로 설치된 복수의 회전날개(120);를 포함하여 구성된다.
즉, 일반적인 수차의 회전축이 수평방향(물의 흐름방향)을 향하여 형성됨에 비해, 본 발명에 의한 수차의 경우에는 회전축(110)이 연직방향(물의 흐름방향에 대하여 수직방향)으로 형성됨에 특징이 있는 것이다.
이러한 구성을 취하는 경우, 수평방향 회전축의 구성을 취하는 일반적인 수차에 비해, 회전날개(120)와 물의 접촉면적을 증대할 수 있다는 점, 이로 인하여 수력에 의한 발전효율을 높일 수 있다는 점 등의 효과를 얻을 수 있다.
다만, 이러한 구성은 회전날개(120) 중 일부는 물의 흐름에 의해 정방향으로 구동하지만, 다른 일부는 물의 흐름에 대하여 역방향으로 구동하므로, 회전을 방해할 수 있다는 문제가 있다.
이를 해결하기 위해서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 유로 차단부재(200)에 의해 물의 흐름 중 일부를 막아 발전용 유로(a)를 형성함으로써 역방향 회전에 의한 방해를 최소화할 수 있다.
즉, 회전축(110)의 일측에 형성된 회전날개(120)는 유로 차단부재(200)의 하류 측에 위치시키며, 회전축(110)의 타측에 형성된 회전날개(120)는 발전용 유로(a)에 노출되도록 위치하도록 상기 수차(100)를 설치하는 경우, 연직방향 회전축(110)의 구조를 취하면서도 물의 흐름에 의해 수차(100)가 회전할 수 있게 된다.
또한, 복수의 회전날개(120)의 종단면이 일정 방향을 향하여 만곡지게 형성된 구조(발전용 유로(a)에 노출되는 회전날개(120)의 종단면이 하류 측을 향하여 돌출된 구조)를 취하는 경우, 발전용 유로(a)에 노출되는 회전날개(120)는 많은 물의 저항을 받게 되고, 반대측의 회전날개(120)는 유선형이 되어 물의 저항을 적게 받게 되므로, 원활한 회전을 이룰 수 있다는 효과가 있다(도 1,2).
나아가, 복수의 회전날개(120)의 일정 방향(동일한 회전방향)을 향하는 면에 보조날개(123)가 돌출형성되는 경우, 회전날개(120)에 접촉하여 그 면을 따라 흐르던 물이 위 보조날개(123)에도 접촉하게 되는바, 더 많은 수력 에너지가 회전날개(120)에 전달될 수 있다는 효과가 추가된다(도 5).
회전날개(120)의 횡단면의 면적이 외측 단부를 향하여 점진적으로 감소하도록 형성되는 것이 와류 발생 등을 줄일 수 있다는 측면에서 바람직하다.
회전날개(120)의 내부에 물의 침투가 방지된 중공부(121)가 형성되는 경우, 그 중공부(121)에 함유된 공기의 부력으로 인하여, 회전날개(120)가 가벼워짐에 따라, 수력에 의한 수차(100)의 회전을 더욱 촉진할 수 있다는 장점이 추가된다.
회전축(110)의 측방에는 힌지부(111)가 외측으로 돌출형성되고, 회전날개(120)는 힌지부(111)에 대하여 회전방향으로 힌지구동 가능하도록 설치되는 경우, 발전용 유로(a)에 노출되는 경우는 회전날개(120)가 펼침구동을 하고, 그렇지 않은 경우는 접힘구동을 하게 될 것인바, 상술한 역방향 구동 시 저항을 더욱 줄일 수 있다는 효과가 있다(도 4,5).
회전날개(120)의 내측 단부에, 회전축(110)의 외벽에 접촉함과 아울러, 상호 기울기가 다르게 형성된 복수의 접촉면(122a,122b)이 형성된 구조를 취하는 경우, 상술한 회전날개(120)의 펼침구동 시 및 접힘구동 시 각각의 접촉면(122a,122b)이 회전축(110)의 외벽에 접촉함에 따라, 상술한 힌지구동을 더욱 안정적으로 이룰 수 있다는 효과가 추가된다(도 4,5).
이하, 상술한 수력발전용 수차(100)를 이용한 수력발전 구조물의 실시예에 관하여 설명한다.
상기 유로 차단부재(200)와 함께 발전용 유로(a)를 형성하도록, 회전축(110)의 타측에 유량 증대부재(300)가 설치되는 경우, 물의 흐름을 발전용 유로(a)에 집중시켜 발전효율을 더욱 높일 수 있다(도 6).
유로 차단부재(200) 및 유량 증대부재(300)는 상호 간격이 수차(100)의 설치위치를 향하여 점진적으로 좁아지도록 설치되는 경우, 상술한 효과를 더욱 크게 얻을 수 있다(도 6).
이러한 유로 차단부재(200) 및 유량 증대부재(300)가 내측을 향하여 돌출된 만곡진 구조를 취하는 경우, 발전용 유로(a)에서 더욱 안정적인 유량 및 유속의 증진을 이룰 수 있다.
유량 증대부재(300)는 유로 차단부재(200)에 비해 더욱 큰 규모를 이루는 것이 바람직한데, 이를 위해서는 수차(100)의 타측에 먼저 외측 파일(400a)을 설치하고, 이를 기초로 판형 구조 등의 유량 증대부재(300)를 설치하는 것이 시공의 편의성 측면에서 바람직하다.
유량 증대부재(300) 시공의 기준이 되는 외측 파일(400a)은 일반적인 원형 단면의 구조를 취할 수도 있으나, 외측 파일(400a)의 상류측 및 하류측 단부가 뾰족한 유선형 구조로 형성되는 경우, 시공이 간편하고, 발전용 유로에서 물의 흐름에 대한 방해를 최소화할 수 있다는 장점이 추가된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 유로 차단부재(200)의 상류측 단부가 뾰족한 유선형 구조로 형성되고, 유량 증대부재(300)는 한 쌍이 유로 차단부재(200)의 좌우에 설치되며, 유로 차단부재(200) 및 한 쌍의 유량 증대부재(300)의 사이에 형성된 한 쌍의 발전용 유로(a)에는 각각 수차(100)가 설치된 구조를 취하는 경우, 효율적으로 한 쌍의 발전용 유로(a)를 형성하고, 이들 각각에 수차(100)에 설치할 수 있으므로, 투자된 수고 및 비용 대비 발전효율을 더욱 높일 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
여기서, 유로 차단부재(200)의 하류측 단부는 하류 측을 향하여 오목하도록 만곡진 구조를 취하는 것이 회전날개(120)의 역방향 구동에 의한 물의 저항을 최소화할 수 있다는 측면에서 바람직하다.
복수의 유량 증대부재(300)의 설치를 위하여 복수의 외측 파일(400a)이 설치하고, 그 복수의 외측 파일(400a)의 상부에 지상에서 연장된 데크(410)를 설치하는 경우, 수력발전 구조물의 시공 및 유지관리가 용이하다는 장점이 추가된다(도 8,9).
이러한 데크(410)의 상부에는 회전축(110)에 연결된 발전장치(420)를 설치하는 것이 발전장치(420)의 설치 및 유지관리를 용이하게 할 수 있다는 측면에서 유리하다(도 8,9).
수차(100)의 하부 영역에는 웨어(weir)(b)가 형성됨으로써, 이를 넘는 물의 흐름의 부하가 수차(10)에 집중되도록 하는 것이 바람직하다(도 8,9).
구체적으로, 웨어(b)는 상류측 경사가 가파르고, 하류측 경사가 완만하도록 형성되는 것이 가장 효율적이다.
나아가, 도 10에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 유량 증대부재(300) 사이에는 복수의 유로 차단부재(200)가 설치되고, 복수의 유로 차단부재(200)의 사이에는 내측 파일(400b)이 설치되며, 발전용 유로(a)는 유로 차단부재(200)와 내측 파일(400b)의 사이 영역 및 유량 증대부재(300)와 유로 차단부재(200)의 사이 영역에 형성되고, 복수의 발전용 유로(a)에는 각각 수차(100)가 설치된 구조를 취하는 경우, 투자된 수고 및 비용 대비 발전효율을 높일 수 있다는 효과를 더욱 크게 얻을 수 있다.
여기서, 내측 파일(400b)도 상술한 외측 파일(400a)과 마찬가지로 상류측 및 하류측 단부가 뾰족한 유선형 구조로 형성되는 경우, 시공이 간편하고, 발전용 유로에서 물의 흐름에 대한 방해를 최소화할 수 있다는 장점이 추가된다.
수력발전 구조물의 규모가 작은 경우, 유로 차단부재(200)는 유선형 단면 구조로 형성된 파일부(200a); 수차(100)의 회전축(110)의 일측에 형성된 상기 회전날개(120)가 수납되도록, 파일부(200a)의 일측 또는 양측에 형성된 수차 수납홈(201);을 포함하는 구조를 취할 수 있다(도 11).
이러한 유로 차단부재(200)는 상술한 파일(400a,400b)과 사실상 동일한 방식에 의해 시공될 수 있고, 유로 차단부재(200)의 시공 후 그 수차 수납홈(201)에 수차(100)를 설치하면 되므로, 간단한 시공에 의해 경제적으로 소규모 수력발전 구조물을 형성할 수 있다는 장점이 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

Claims (22)

  1. 연직방향으로 형성된 회전축(110);
    상기 회전축(110)을 중심으로 방사상 구조로 설치된 복수의 회전날개(120);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 수력발전용 수차(100).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 회전날개(120)는 종단면이 일정 방향을 향하여 만곡지게 형성된 것을 특징으로 하는 수력발전용 수차(100).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 회전날개(120)에는 일정 방향을 향하는 면에 보조날개(123)가 돌출형성된 것을 특징으로 하는 수력발전용 수차(100).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회전날개(120)는 횡단면의 면적이 외측 단부를 향하여 점진적으로 감소하도록 형성된 것을 특징으로 하는 수력발전용 수차(100).
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회전날개(120)의 내부에는 물의 침투가 방지된 중공부(121)가 형성된 것을 특징으로 하는 수력발전용 수차(100).
  6. 제1항에 있어서,
    상기 회전축(110)의 측방에는 힌지부(111)가 외측으로 돌출형성되고,
    상기 회전날개(120)는 상기 힌지부(111)에 대하여 회전방향으로 힌지구동 가능하도록 설치된 것을 특징으로 하는 수력발전용 수차(100).
  7. 제6항에 있어서,
    상기 회전날개(120)의 내측 단부에는, 상기 회전축(110)의 외벽에 접촉함과 아울러, 상호 기울기가 다르게 형성된 복수의 접촉면(122a,122b)이 형성된 것을 특징으로 하는 수력발전용 수차(100).
  8. 물의 흐름 중 일부를 막아 발전용 유로(a)를 형성하도록 설치된 유로 차단부재(200);
    제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 수차(100);를 포함하고,
    상기 회전축(110)의 일측에 형성된 상기 회전날개(120)는 상기 유로 차단부재(200)의 하류 측에 위치하고, 상기 회전축(110)의 타측에 형성된 상기 회전날개(120)는 상기 발전용 유로(a)에 노출되도록 위치하는 것을 특징으로 하는 수력발전 구조물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유로 차단부재(200)와 함께 상기 발전용 유로(a)를 형성하도록, 상기 회전축(110)의 타측에는 유량 증대부재(300)가 설치된 것을 특징으로 하는 수력발전 구조물.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 유로 차단부재(200) 및 유량 증대부재(300)는 상호 간격이 상기 수차(100)의 설치위치를 향하여 점진적으로 좁아지도록 설치된 것을 특징으로 하는 수력발전 구조물.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 유로 차단부재(200) 및 유량 증대부재(300)는 내측을 향하여 돌출된 만곡진 구조인 것을 특징으로 하는 수력발전 구조물.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 수차(100)의 타측에는 외측 파일(400a)이 설치되고, 상기 유량 증대부재(300)는 상기 외측 파일(400a)에 설치된 것을 특징으로 하는 수력발전 구조물.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 외측 파일(400a)은 상류측 및 하류측 단부가 뾰족한 유선형 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 수력발전 구조물.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 유로 차단부재(200)는 상류측 단부가 뾰족한 유선형 구조로 형성되고,
    상기 유량 증대부재(300)는 한 쌍이 상기 유로 차단부재(200)의 좌우에 설치되며,
    상기 유로 차단부재(200) 및 한 쌍의 유량 증대부재(300)의 사이에 형성된 한 쌍의 상기 발전용 유로(a)에는 각각 상기 수차(100)가 설치된 것을 특징으로 하는 수력발전 구조물.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 유로 차단부재(200)의 하류측 단부는 하류 측을 향하여 오목하도록 만곡진 구조인 것을 특징으로 하는 수력발전 구조물.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 외측 파일(400a)은 복수가 설치되고,
    상기 복수의 외측 파일(400a)의 상부에는 지상에서 연장된 데크(410)가 설치된 것을 특징으로 하는 수력발전 구조물.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 데크(410)의 상부에는 상기 회전축(110)에 연결된 발전장치(420)가 설치된 것을 특징으로 하는 수력발전 구조물.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 수차(100)의 하부 영역에는 웨어(b)가 형성된 것을 특징으로 하는 수력발전 구조물.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 웨어(b)는 상류측 경사가 가파르고, 하류측 경사가 완만하도록 형성된 것을 특징으로 하는 수력발전 구조물.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 한 쌍의 유량 증대부재(300) 사이에는 복수의 상기 유로 차단부재(200)가 설치되고,
    상기 복수의 유로 차단부재(200)의 사이에는 내측 파일(400b)이 설치되며,
    상기 발전용 유로(a)는 상기 유로 차단부재(200)와 내측 파일(400b)의 사이 영역 및 상기 유량 증대부재(300)와 유로 차단부재(200)의 사이 영역에 형성되고,
    상기 복수의 발전용 유로(a)에는 각각 상기 수차(100)가 설치된 것을 특징으로 하는 수력발전 구조물.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 내측 파일(400b)은 상류측 및 하류측 단부가 뾰족한 유선형 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 수력발전 구조물.
  22. 제8항에 있어서,
    상기 유로 차단부재(200)는
    유선형 단면 구조로 형성된 파일부(200a);
    상기 수차(100)의 회전축(110)의 일측에 형성된 상기 회전날개(120)가 수납되도록, 상기 파일부(200a)의 일측 또는 양측에 형성된 수차 수납홈(201);을
    포함하는 것을 특징으로 하는 수력발전 구조물.
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