WO2023191139A1 - 수력발전장치 - Google Patents

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WO2023191139A1
WO2023191139A1 PCT/KR2022/004559 KR2022004559W WO2023191139A1 WO 2023191139 A1 WO2023191139 A1 WO 2023191139A1 KR 2022004559 W KR2022004559 W KR 2022004559W WO 2023191139 A1 WO2023191139 A1 WO 2023191139A1
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WO
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power generation
water
support
frame
water wheel
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PCT/KR2022/004559
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English (en)
French (fr)
Inventor
한병헌
김종흥
Original Assignee
주식회사 씨앤에이에너지
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B11/00—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • F03B11/04—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator for diminishing cavitation or vibration, e.g. balancing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"

Definitions

  • the present invention relates to a hydroelectric power generation device, and more specifically, to a hydroelectric power generation device capable of actively raising and lowering a water wheel in response to changes in water level and buffering the change in raising and lowering of the water wheel in response to rapid changes in flow rate.
  • hydroelectric power generation devices include dam-type power generation that generates power by turning a water wheel while discharging a certain amount of stored water, tidal power generation using the drop caused by changes in sea level due to tidal waves, and power generation generated by the flow of ocean currents or the difference between tides. It can be divided into tidal power generation using the flow of water, and small hydro power generation using the speed of water installed in waterways or rivers.
  • the posted hydroelectric power plant includes a pair of frames, one end of which is rotatably fixed to a pier and the other end of which is a free end; a water wheel consisting of a rotating shaft installed laterally at the other end of the frame and a plurality of rotating blades provided on an outer peripheral surface of the rotating shaft; A generator that generates electricity by receiving the rotational force of the water wheel; It includes depth adjustment means for controlling so that only a portion of the water wheel is submerged.
  • the hydroelectric power generation device as described above has a problem in that it cannot respond to instantaneous water level fluctuations due to water flow and cannot reduce the occurrence of vibration caused by this.
  • Republic of Korea Patent No. 1259694 discloses a floating hydroelectric power generation device
  • Republic of Korea Patent Publication No. 10-2005-0081573 discloses a power generation device.
  • the present invention is intended to solve the problems described above, and is capable of actively adjusting the height of the water wheel according to changes in the water level, and can reduce the impact force caused by rapid changes in water level and foreign substances colliding with the water wheel during power generation.
  • the purpose is to provide a device.
  • Another object of the present invention is to provide a hydroelectric power generation device that can protect power generation equipment when the water level of a river rises above the limit, is easy to install, and has a relatively simple structure.
  • the hydroelectric power generation device of the present invention for achieving the above object includes a support frame installed in a river or waterway through which water flows, and at least one power generation unit installed on the support frame,
  • the power generation unit includes a metal bearing support portion rotatably installed on the support frame, a first support portion installed on the metal bearing support portion, extending from the metal bearing support portion toward the water surface, and a metal portion forming a predetermined angle with the first support portion.
  • a rotating frame including at least one link member having a second support portion extending upward from the bearing support portion,
  • a power generation unit installed on the first or second support unit and generating power using the rotational force of the water wheel
  • It is characterized in that it is provided with a water wheel lifting unit installed on the support frame and the second support part to raise and lower the water wheel according to the change in the water level.
  • the water wheel lifting unit includes a support bar connecting the end of the first support portion of the rotating frame, a lead screw connected to a first bracket installed on the support bar, and a lead screw installed on the support frame to move the lead screw, It is provided with a traction drive unit that elevates and lowers the water wheel by moving it backwards and rotating the rotary frame,
  • the traction drive unit includes a support housing installed on the support frame, a worm wheel rotatably supported on the support housing and screwed with a lead screw, a worm engaged with the worm wheel, and a worm installed on the support frame to hold the worm.
  • a motor for reverse rotation is provided.
  • An elastic unit is further provided between the first bracket and the lead screw to attenuate vibration due to rotation of the rotating frame, and an elastic unit is provided at the ends of the first supports of the rotating frame in a direction wider than the width of the water wheel toward the rear from the water wheel. It is further provided with an expanding plate-shaped discharge guide blade.
  • the hydroelectric power generation device can generate power using water flowing in a waterway or river, and can minimize changes in rotational force due to changes in submersion of the water wheel by uniformly submerging the water wheel, and when the water level rises above the limit, It can prevent the generator installed on the rotating frame from being submerged in water.
  • the hydroelectric power generation device since the hydroelectric power generation device according to the present invention has an elastic unit installed on the lead screw, it is possible to attenuate vibration due to rotation of the water wheel and changes in water level and rotational vibration of the rotating frame, thereby improving reliability of power production. .
  • FIG. 1 is a side cross-sectional view showing a hydroelectric power generation device according to the present invention installed in a river;
  • Figure 2 is a perspective view showing an excerpt of the power generation unit shown in Figure 1;
  • Figure 3 is a plan view of the power generation unit shown in Figure 2;
  • Figure 4 is an enlarged plan cross-sectional view of the traction drive unit for moving the lead screw forward and backward;
  • Figure 5 is a side cross-sectional view showing a state in which power generation is achieved by the hydroelectric power generation device according to the present invention
  • Figure 6 is a side cross-sectional view showing the water wheel of the power generation unit shown in Figure 5 separated from water;
  • Figure 7 is a side cross-sectional view showing another embodiment of the power generation unit according to the present invention.
  • the present invention is installed in a river or waterway to generate electricity, and an embodiment is shown in FIGS. 1 to 4.
  • the hydroelectric power generation device 10 is installed in a river 300 or waterway through which water flows with a support frame 20 crossing the river, and the support frame 20 is rotatable. It is installed and is equipped with power generation units (30) that generate power by rotating the rotation frame (40) on which the water wheel (100) and the power generation unit (200) are mounted by the water wheel elevating unit (80) to submerge the water wheel in water to a certain depth. .
  • the support frame 20 of the hydroelectric power generation device 10 is installed so as to cross the waterway or river with both ends fixed to the base 11 installed on both sides of the river, and includes first and second frame members installed parallel to each other. (21) (22) and the third frame member (23) installed on the upper side of the first and second frame members (21) (22), the first and second frame members (21) (22) and the third It is provided with reinforcing frame members (24) connecting the frame members (23).
  • the first, second, and third frame members 21-23 may be made of pipes.
  • a footrest 26 and a handrail 27 may be installed on the second frame member 23 so that the operator can move.
  • the support frame 20 is not limited to the above-described embodiment, and may have any structure capable of supporting at least one power generation unit.
  • the power generation unit 30 includes a rotating frame 40 rotatably installed on the first frame member 21, and the rotating frame 40 is rotatably coupled to the first frame member 21.
  • a metal bearing support portion 41 having a predetermined length is installed.
  • the metal bearing support portion 41 includes a housing divided in the longitudinal direction and a journal bearing installed inside the housing.
  • link members 43 and 44 of the same shape are installed on both sides of the metal bearing support 41, and the link members 43 and 44 are each installed inclined toward the water surface from the metal bearing support 41. It is provided with first support parts 43a and 44a, and second support parts 43b and 44b that extend upward and are inclined at a predetermined angle with the first support parts 43a and 44a.
  • the angle of the second supports (43b) (44b) with respect to the first supports (43a) (44a) is such that when the rotation frame (40) is rotated by the water wheel elevating unit (80), the water wheel (100) moves from the water surface to the first frame. It has a structure that moves to the top of the member 21.
  • the first support parts (43a) (44a) and the second support parts (43b) (44) are each connected to each other by a reinforcing member.
  • the water wheel 100 is installed on the end side of the first support parts 43a and 44a, and a drum (101) is installed on both sides to be rotatable on the first support parts 43a and 44a. 102) is provided. And disks 103 are formed at predetermined intervals on the outer peripheral surface of the drum 102, and a plurality of blades 104 are installed between the disks 103 along the circumferential direction of the drum 102.
  • the water turbine is not limited to the above-described embodiment, and can be any structure capable of obtaining rotational force from water flowing along the river 300, and a plurality of water wheels may be installed.
  • a cover member 110 may be installed on the first support portions 43a and 44a to prevent water from scattering from the area where the water wheel 100 is exposed from the water surface.
  • the power generation unit 200 can generate power using the rotational force of the water wheel 100, and includes a generator 210 installed on the first support portions 43a and 44a, and a drive shaft of the generator 210 ( It is provided with a power transmission unit 220 that connects 211) and the rotation axis of the water wheel 100.
  • a protective cover may be installed on the outer peripheral surface of the generator 210 to protect the generator from flying water.
  • the power transmission unit 220 may be composed of sprockets respectively installed on the drive shaft 211 of the generator and the rotation shaft 101 of the water wheel 100, and a chain connecting them, but is not limited to this.
  • the water wheel lifting unit 80 is for rotating the rotating frame 40 to raise and lower the water wheel 100, and a support bar 81 is installed at the ends of the second support parts 43b and 44b. , a lead screw 83 is installed at the end of the support bar 81 by a first bracket 82. And a traction drive unit for moving the lead screw 83 forward and backward is installed on the second frame member 22.
  • This traction drive unit is provided with a support housing 84 fixed to the second lead frame 22, and a worm wheel 85 screwed to the lead screw 83 is rotatably installed in the support housing 84. , this worm wheel 85 is screwed to the worm 86 installed in the support housing 84.
  • the worm 84 is rotated forward and backward by the motor 87 installed in the support housing 84 or the second frame member 22.
  • the water wheel lifting unit 80 can rotate the worm wheels each coupled to the lead screws 83 by a single motor 87 in the same manner as described above.
  • the motor 87 includes a water level sensor installed on the support frame 20 to detect the water level of the river, and a control unit that controls the motor 87 according to the water level detected by the water level sensor. It can be further provided. Therefore, the water wheel 100 can be raised and lowered according to changes in the water level so that a part of the water wheel is submerged in the flowing water, thereby allowing the water wheel to rotate in the best condition.
  • An elastic unit 50 may be installed to cushion the impact force.
  • the elastic unit 50 includes a spring 51 installed at both ends of the first bracket 82 and the lead screw 82. Additionally, a lead screw protection cap (83a) into which the end side of the lead screw (82) is retracted and withdrawn may be installed in the support housing (84).
  • solar power generation modules 90 for solar power generation can be installed on the support frame 20.
  • This solar power module 90 is preferably installed on the upper side of the third frame member 23.
  • discharge guide blades 95 are installed at the ends of the first support portions 43a and 44a of the rotating frame 40 to be rotatable so as to maintain a direction parallel to the water surface.
  • This discharge guide blade 95 has a plate-shaped structure that extends from the water turbine toward the rear along the water flow direction in a direction wider than the width of the water wheel.
  • a damping blade 96 is installed to align the discharge guide blade 95 in a direction parallel to the direction of water flow.
  • This damping blade 96 is a discharge guide blade ( 95) is induced to be submerged at a certain water level.
  • the discharge guide blade 95 which is rotatably installed on the first support portions 43a and 44a, is equipped with a damping unit to increase the rotational load on the first support portion.
  • the hydroelectric power generation device 20 configured as described above uses the motor 87 of the water wheel lifting unit 80 with the power generation units installed on the support frame 20 as shown in FIG. By moving the lead screw 83, the rotating frame 40 is rotated so that a part of the water wheel 100 is submerged in flowing water.
  • the water wheel 100 is rotated by the flowing water of the river, and this rotational force is transmitted to the drive shaft 211 of the generator 210 of the power generation unit 200 by the power transmission unit 220 to generate power. .
  • the water turbine 100 receives an irregular load due to variable flow speed or floating foreign substances, so that the rotating frame 40 generates an uneven rotational force with respect to the first frame member 21 and vibrates. .
  • This vibration is absorbed by the spring 51 forming an elastic unit installed between the lead screw 83 and the first bracket 81. Therefore, the rotation of the rotating frame 40 can be minimized in the process of generating power by rotating the generator by the water wheel 100. This can minimize the raising and lowering of the water wheel, and the rotational force of the water wheel 100 due to flowing water can be made uniform.
  • the induced discharge blades 95 are installed on the end sides of the first supports 43a and 44a of the rotating frame 40 to expand toward the rear of the water wheel, thereby expanding the discharge area of water passing through the water wheel 100. This allows the water passing through the water wheel to be discharged smoothly. In particular, since water is guided in an outward direction at the end of the induced discharge blade 95, the flow speed on the outer and inner sides of the end of the induced discharge blade 95 becomes faster.
  • a damping blade 96 is installed at the lower end of the induction discharge blade 95, it can provide support so that the water wheel can rotate while submerged in a uniform water depth, and prevent the water wheel from shaking. .
  • a solar power generation device is installed on the upper side of the support frame 20, additional power production is possible.

Abstract

본 발명에 따른 수력발전장치는 물이 흐른 하천 또는 수로에 설치되는 지지프레임과, 상기 지지프레임에 설치되는 적어도 하나의 발전유닛을 구비하며, 상기 발전유닛은 상기 지지프레임에 회전가능하게 설치되는 메탈베어링지지부와,상기 메탈베어링지지부에 설치되는 것으로, 메탈베어링지지부로부터 수면측으로 연장되는 제1지지부와, 상기 제1지지부와 소정각도를 이루며 메탈베어링지지부의 상방으로 연장되는 제 2지지부를 가지는 적어도 하나의 링크부재를 포함하는 회전프레임과, 상기 회전프레임의 제1지지부에 회전가능하게 회전축이 지지되는 수차와, 상기 제 1 또는 제 2지지부에 설치되어 상기 수차의 회전력을 이용하여 발전하는 발전유닛과, 상기 지지프레임과 제 2지지부에 설치되어 상기 수위의 변동에 따라 수차를 승강시키기 위한 수차승강유닛을 구비한다.

Description

수력발전장치
본 발명은 수력발전장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 수위의 변동에 따라 수차를 능동적으로 승강시킬 수 있으며, 급격한 유속의 변화에 따라 수차의 승강변화를 완충시킬 수 있는 수력발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 수력 발전장치는 저장된 물을 일정량식 방류시키면서 수차를 돌려 발전을 하는 댐식 발전과, 조석간 만에 의한 해수위 변화에 따른 낙차를 이용한 조력발전, 해류의 흐름이나 조석간만의 차에 의해 발생되는 물의 흐름을 이용한 조류발전, 수로나 하천에 설치되어 유속을 이용한 소수력 발전으로 구분할 수 있다.
대한민국 등록특허 제 101433559호에는 수력발전장치가 게시되어 있다. 게시된 수력발전장치는 일단이 교각에 회전가능하게 고정되고, 타단은 자유단으로 이루어지는 한 쌍의 프레임과; 상기 프레임의 타단에 횡방향으로 설치되는 회전축과, 상기 회전축의 외주면에 구비되는 복수의 회전날개로 이루어지는 수차와; 상기 수차의 회전력을 전달받아 발전되는 발전기와; 상기 수차의 일부만 침수되도록 조절하는 깊이조절수단;을 포함한다.
상술한 바와 같은 수력발전장치는 물의 흐름에 따른 순간 수위변동에 대응할 수 없으며, 이로 인한 진동의 발생을 줄일 수 없는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제1259694호에는 부양형 수력발전장치가 게시되어 있으며, 대한민국 공개특허 10-2005-0081573호에는 발전장치가 게시되어 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수위의 변동에 따라 능동적으로 수차의 높이를 조절할 수 있으며, 발전 시 급격한 수위의 변화와 수차에 충돌되는 이물질에 한 충격력을 줄일 수 있는 수력발전장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 하천의 한계수위 이상 상승 시 발전장비를 보호할 수 있으며, 설치가 용이하고, 구조가 상대적으로 단순한 수력발전장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수력발전장치는 물이 흐른 하천 또는 수로에 설치되는 지지프레임과, 상기 지지프레임에 설치되는 적어도 하나의 발전유닛을 구비하며,
상기 발전유닛은 상기 지지프레임에 회전가능하게 설치되는 메탈베어링지지부와,상기 메탈베어링지지부에 설치되는 것으로, 메탈베어링지지부로부터 수면측으로 연장되는 제1지지부와, 상기 제1지지부와 소정각도를 이루며 메탈베어링지지부의 상방으로 연장되는 제 2지지부를 가지는 적어도 하나의 링크부재를 포함하는 회전프레임과,
상기 회전프레임의 제1지지부에 회전가능하게 회전축이 지지되는 수차와,
상기 제 1 또는 제 2지지부에 설치되어 상기 수차의 회전력을 이용하여 발전하는 발전유닛과,
상기 지지프레임과 제 2지지부에 설치되어 상기 수위의 변동에 따라 수차를 승강시키기 위한 수차승강유닛을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 수차승강유닛은 회전프레임의 제1지지부의 단부를 연결하는 지지바와 상기 지지바의 설치된 제1브라켓에 연결되는 리드스크류와, 상기 지지프레임에 설치되어 상기 리드스크류를 전,후진시켜 상기 회전프레임을 회전시킴으로써 수차를 승강시키는 견인구동부를 구비하며,
상기 견인구동부는 상기 지지프레임에 설치되는 지지하우징과, 상기 지지하우징에 회전가능하게 지지되며 리드스크류와 나사결합되는 웜휠과, 상기 웜휠과 치합는 웜과, 상기 지지프레임에 설치되어 웜을 정, 역회전시키기 위한 모터를 구비한다.
상기 제 1브라켓과 상기 리드스크류의 사이에 회전프레임의 회전에 따른 진동을 감쇄하기 위한 탄성유닛을 더 구비하며, 상기 회전프레임의 제1지지부들의 단부에는 수차로부터 후방측으로 수차의 폭보다 넓은 방향으로 확개되는 판상의 배출유도깃이 더 구비한다.
본 발명에 따른 수력발전장치는 수로 또는 하천을 흐르는 물을 이용하여 발전가능하며 수차의 물에 잠김 정도를 균일하게 하여 수차의 잠김변동에 따른 회전력의 변화를 최소화 할 수 있으며, 한계수위 이상 상승 시 회전프레임에 설치되는 발전기가 물에 잠기는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 수력발전장치는 리드스크류에 탄성유닛이 설치되어 있으므로 수차의 회전 및 수위의 변동에 따른 진동과 회전프레임의 회전진동을 감쇄시킬 수 있어 전력생산에 따른 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수력발전장치가 하천에 설치된 상태를 나타내 보인 나타내 보인 측단면도,
도 2는 도 1에 도시된 발전유닛을 발췌하여 도시한 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 발전유닛의 평면도,
도 4는 리드스크류를 전, 후진시키기 위한 견인구동부를 확대하여 도시한 평단면도,
도 5는 본 발명에 따른 수력발전장치에 의해 발전이 이루어지는 상태를 나타내 보인 측단면도,
도 6은 도 5에 도시된 발전유닛의 수차가 물로부터 분리된 상태를 나타내 보인 측단면도,
도 7은 본 발명에 따른 발전유닛의 다른 실시예를 나타내 보인 측단면도.
본 발명은 하천 또는 수로에 설치되어 전력을 생산하기 위한 것으로, 일 실시예를 도 1 내지 도 4에 나타내 보였다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 수력발전장치(10)는 물이 흐른 하천(300) 또는 수로에 지지프레임(20)이 하천을 가로지르도록 설치되고, 상기 지지프레임(20)에는 회전가능하게 설치되며 수차(100)과 발전유닛(200)이 장착된 회전프레임(40)을 수차승강유닛(80)에 의해 회전시켜 수차를 물에 일정깊이 잠기도록 함으로써 발전하는 발전유닛(30)들을 구비한다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 수력발전장치를 구성요소 별로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
수력발전장치(10)의 지지프레임(20)은 하천의 양측에 설치되는 기부(11)에 양단부가 고정되어 수로 또는 하천을 가로지르도록 설치되는 것으로, 상호 평행하게 설치되는 제1,2프레임부재(21)(22)와 상기 제1,2프레임부재(21)(22)의 상부측에 설치되는 제 3프레임부재(23)와, 제1,2프레임부재(21)(22)와 제 3프레임부재(23)를 연결하는 보강프레임부재(24)들을 구비한다. 상기 제1,2,3프레임부재(21-23)는 파이프로 이루어질 수 있다. 그리고 상기 제 2프레임부재(23)에 운영자가 이동할 수 있도록 발판(26)과 난간(27)이 설치될 수 있다. 상기 지지프레임(20)은 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 적어도 하나의 발전유닛을 지지할 수 있는 구조이면 가능하다.
상기 발전유닛(30)은 상기 제 1프레임부재(21)에 회전가능하게 설치되는 회전프레임(40)을 구비하는데, 이 회전프레임(40)은 제1프레임부재(21)에 회전가능하게 결합되며 소정의 길이를 가지는 메탈베어링지지부(41)가 설치된다. 상기 메탈베어링지지부(41)는 길이 방향으로 분할되는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 설치되는 저어널베어링을 포함한다.
그리고 상기 메탈베어링지지부(41)의 양측에는 동일한 형상의 링크부재(43)(44)들이 설치되는데, 상기 링크부재(43)(44)들은 각각 상기 메탈베어링지지부(41)로부터 수면측으로 경사지게 설치되는 제 1지지부(43a)(44a)와, 상기 제 1지지부(43a)(44a)와 소정각도 경사지며 상방으로 연장되는 제 2지지부(43b)(44b)를 구비한다. 상기 제 1지지부(43a)(44a)에 대한 제 2지지부(43b)(44b)의 각도는 수차승강유닛(80)에 의한 회전프레임(40)의 회전 시 수차(100)가 수면으로부터 제1프레임부재(21)의 상부로 이동하는 구조를 가진다. 그리고 상기 제1지지부(43a)(44a)들과 제 2지지부(43b)(44)들은 각각 보강부재에 의해 연결된다.
그리고 상기 수차(100)는 상기 제 1지지부(43a)(44a)의 단부측에 설치되는 것으로, 양측에 상기 제 1지지부(43a)(44a)에 회전가능하게 회전축(101)이 설치되는 드럼(102)를 구비한다. 그리고 상기 드럼(102)의 외주면에는 소정의 간격으로 디스크(103)들이 형성되고, 이 디스크(103)들의 사이에는 드럼(102)의 원주방향을 따라 복수개의 깃(blade:104)들이 설치된다. 상기 수차는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 상기 하천(300)을 따라 흐르는 물로부터 회전력을 얻을 수 있는 구조이면 가능한데, 복수개가 설치될 수도 있다. 그리고 상기 수차(100)가 수면으로부터 노출되는 부위로부터 물이 비산되는 것을 방지하기 위하여 상기 제 1지지부(43a)(44a)에 커버부재(110)가 설치될 수 있다.
상기 발전유닛(200)은 상기 수차(100)의 회전력을 이용하여 발전할 수 있는 것으로, 상기 제 1지지부(43a)(44a)에 설치되는 발전기(210)와, 상기 발전기(210)의 구동축(211)과 수차(100)의 회전축을 연결하는 동력전달부(220)를 구비한다.
상기 발전기(210)의 외주면에는 비산하는 물로부터 발전기를 보호하는 보호커버가 설치될 수 있다. 상기 동력전달부(220)은 발전기의 구동축(211)과 수차(100)의 회전축(101)에 각각 설치되는 스프로킷들과 이들을 연결하는 체인으로 이루어질 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
한편, 상기 수차승강유닛(80)은 회전프레임(40)을 회전시켜 상기 수차(100)를 승강시키기 위한 것으로, 상기 제 2지지부(43b)(44b)의 단부에 지지바(81)가 설치되고, 지지바(81)의 단부에 제 1브라켓(82)에 의해 리드스크류(83)가 설치된다. 그리고 상기 제 2프레임부재(22)에는 상기 리드스크류(83)를 전후진 시키기 위한 견인구동부가 설치된다. 이 견인구동부는 제2리드프레임(22)에 고정되는 지지하우징(84)이 구비되고, 상기 지지하우징(84)에는 상기 리드스크류(83)와 나사결합되는 웜휠(85)이 회전가능하게 설치되고, 이 웜휠(85)은 지지하우징(84)에 설치된 웜(86)과 나사결합된다. 그리고 상기 웜(84)은 상기 지지하우징(84) 또는 제 2프레임부재(22)에 설치된 모터(87)에 의해 정,역회전된다. 수차승강유닛(80)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 하나의 모터(87)에 의해 리드스크류(83)들에 각각 결합된 웜휠을 상술한 바와 같은 방법으로 회전시킬 수 있다. 그리고 도면에는 도시되어 있지 않으나 모터(87)는 지지프레임(20)에 설치되어 하천의 수위를 감지하는 수위감지센서와, 이 수위감지센서에 의해 감지되는 수위에 따라 모터(87)를 제어하는 제어부를 더 구비할 수 있다. 따라서 수위의 변동에 따라 수차(100)을 승강시켜 를 흐르는 물에 수차의 일부가 잠기도록 함으로써 최상의 상태로 수차가 회전될 수 있도록 할 수 있다.
그리고 상기 리드스크류(83)와 제 1브라켓(82)의 사이에는 상기 수차(100)가 회전하면서 회전프레임(40)을 정역회전시키는 회전진동 또는 이물질이 수차에 충돌함으로써 수차(100)에 작용하는 충격력을 완충시키기 위한 탄성유닛(50)이 설치될 수 있다. 상기 탄성유닛(50)은 상기 제 1브라켓(82)과 상기 리드스크류(82)의 단부에 양단부가 설치되는 스프링(51)를 포함한다. 그리고 상기 지지하우징(84)에는 상기 리드스크류(82)의 단부측이 인입 및 인출되는 리드스크류보호캡(83a)이 설치될 수 있다.
그리고 도 7에 도시된 바와 같이 상기 지지프레임(20)에는 태양광 발전을 위한 태양광발전모듈(90)들이 설치될 수 있다. 이 태양광발전모듈(90)은 제 3프레임부재(23)의 상부측에 설치함이 바람직하다. 또한 회전프레임(40)의 제1지지부(43a)(44a)의 단부에는 각각 배출유도깃(95)이 수면과 나란한 방향을 유지할 수 있도록 회전가능하게 설치된다. 이 배출유도깃(95)은 물의 흐름방향을 따라 수차로부터 후방측으로 수차의 폭보다 넓은 방향으로 확개되는 판상의 구조로 이루어진다. 그리고 상기 배출유도깃(95)의 단부측의 하부에는 물의 흐름방향과 나란한 방향으로 배출유도깃(95)을 정열하는 댐핑블레이드(96)가 설치되는데, 이 댐핑블레이드(96)는 배출유도깃(95)이 일정한 수위에 잠기도록 유도한다. 상기 제1지지부(43a)(44a)에 회전가능하게 설치되는 배출유도깃(95)은 댐핑유닛이 설치되어 제 1지지부에 대한 회전부하를 크게 할 수 있다. 상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 수력발전장치(20)은 도 1에 도시된 바와 같이 지지프레임(20)에 발전유닛들이 설치되어 있는 상태에서 수차승강유닛(80)의 모터(87)를 이용하여 리드스크류(83)를 이동시킴으로써 회전프레임(40)를 회전시켜 수차(100)의 일부가 흐르는 물에 잠기도록 한다.
이와 같이 하면, 하천의 흐르는 물에 의해 수차(100)가 회전하게 되고, 이 회전력이 동력전달부(220)에 의해 발전유닛(200)의 발전기(210) 구동축(211)에 전달되어 발전하게 된다.
이러한 과정에서 상기 수차(100)는 유속의 가변 또는 부유된 이물들에 의해 불규칙적인 부하를 받게 되므로 상기 회전프레임(40)이 제1프레임부재(21)에 대해 불균일한 회전력이 발생되어 진동하게 된다. 이러한 진동은 리드스크류(83)와 제1브라켓(81)의 사이에 설치되는 탄성유닛를 이루는 스프링(51)에 의해 흡수된다. 따라서 수차(100)에 의해 발전기가 회전되어 발전이 이루어지는 과정에서 회전프레임(40)의 회전을 최소화 시킬 수 있다. 이는 수차의 승강을 최소화 시킬 수 있으며, 흐르는 물에 의한 수차(100)의 회전력을 균일하게 할 수 있다.
그리고 상기 회전프레임(40)의 제1지지부(43a)(44a)의 단부측에는 유도배출깃(95)이 수차의 후방측으로 확개되도록 설치되어 있으므로 수차(100)를 통과하는 하는 물의 배출영역을 확개시킬 수 있으므로 수차를 통과하는 물이 원활하게 배출될 수 있도록 할 수 있다. 특히, 유도배출깃(95)의 단부에는 외측방향으로 물을 유도하게 되므로 유도배출깃(95)의 단부측의 외측과 내측에서의 유속은 빨라지게 된다.
또한, 유도배출깃(95)의 단부측 하단부에는 댐핑블레이드(96)가 설치되어 있으므로 수차가 균일한 수심에 잠긴 상태에서 회전할 수 있도록 지지력을 제공할 수 있으며, 수차의 요동을 방지할 수 있다. 그리고 지지프레임(20)의 상부측에는 태양광 발전장치가 설치되어 있으므로 추가적인 전력 생산이 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 물이 흐른 하천 또는 수로에 설치되는 지지프레임과, 상기 지지프레임에 설치되는 적어도 하나의 발전유닛을 구비하며,
    상기 발전유닛은 상기 지지프레임에 회전가능하게 설치되는 메탈베어링지지부와,상기 메탈베어링지지부에 설치되는 것으로, 메탈베어링지지부로부터 수면측으로 연장되는 제1지지부와, 상기 제1지지부와 소정각도를 이루며 메탈베어링지지부의 상방으로 연장되는 제 2지지부를 가지는 적어도 하나의 링크부재를 포함하는 회전프레임과,
    상기 회전프레임의 제1지지부에 회전가능하게 회전축이 지지되는 수차와,
    상기 제 1 또는 제 2지지부에 설치되어 상기 수차의 회전력을 이용하여 발전하는 발전유닛과,
    상기 지지프레임과 제 2지지부에 설치되어 상기 수위의 변동에 따라 수차를 승강시키기 위한 수차승강유닛을 구비한 것을 특징으로 하는 수력발전장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수차승강유닛은 회전프레임의 제1지지부의 단부를 연결하는 지지바와 상기 지지바의 설치된 제1브라켓에 연결되는 리드스크류와, 상기 지지프레임에 설치되어 상기 리드스크류를 전,후진시켜 상기 회전프레임을 회전시킴으로써 수차를 승강시키는 견인구동부를 구비하며,
    상기 견인구동부는 상기 지지프레임에 설치되는 지지하우징과, 상기 지지하우징에 회전가능하게 지지되며 리드스크류와 나사결합되는 웜휠과, 상기 웜휠과 치합는 웜과, 상기 지지프레임에 설치되어 웜을 정, 역회전시키기 위한 모터를 구비한 것을 특징으로 하는 수력발전장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1브라켓과 상기 리드스크류의 사이에 회전프레임의 회전에 따른 진동을 감쇄하기 위한 탄성유닛을 더 구비한 것을 특징으로 하는 수력 발전장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 회전프레임의 제1지지부들의 단부에는 수차로부터 후방측으로 수차의 폭보다 넓은 방향으로 확개되는 판상의 배출유도깃이 더 구비된 것을 특징으로 하는 수력 발전장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 배출유도깃의 단부측의 하부에는 물의 흐름방향과 나란한 방향으로 배출유도깃을 수평상태로 정열하며 수차가 일정한 수심으로 잠기도록 하는 댐핑블레이드가 더 구비되 것을 특징으로 하는 수력발전장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 지지프레임에 태양광발전모듈이 설치된 것을 특징으로 하는 수력발전장치.
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