JP2017515052A - 水圧及び蒸気を利用した自家発電方法及びその発電装置 - Google Patents

Abstract

本発明は水圧及び蒸気を利用した自家発電方法及びその発電装置に関するもので、水の落差及び高圧蒸気を利用して順次に循環させて電力を持続的に生産することができるだけではなく、水の重力による自然落差で電力を生産し、同時に蒸気で電力を生産し、蒸気を自然に上昇させて凝縮して再利用するので、水資源の無駄づかいがほとんどなく、効率的に発電機と連結された水車を回転させることにより効率的に電力を生産することができる水圧及び蒸気を利用した自家発電方法及びその発電装置に関する。【選択図】図１

Description

本発明は水圧及び蒸気を利用した自家発電方法及びその発電装置に関するもので、より詳しくは、水圧及び蒸気を利用して水車を回転させて発電機の発電が行われるようにすることにより、電力を生産することができる水圧及び蒸気を利用した自家発電方法及びその発電装置に関するものである。

一般に、発電機は外部動力源から機械的エネルギーを受けて電気エネルギーに変換させる装置であり、外部動力源としてはタービン、水車、電動機、エンジンなどが用いられる。

このように外部動力源を利用して電気エネルギーを発生させる方法としては、水の位置エネルギーの差を利用した水力発電と風の力を利用した風力発電などの自然力を直接利用した発電があり、また自然で採取した石油及び石炭やウランのような天然資源を利用して人工的方法で発電する火力発電及び原子力発電などがある。

周知のように、上記のような外部動力源を利用した発電機の発電原理は、導体内の電子と磁界の間の相対的関係に基づいており、導体が磁束を切断すれば、その導体の両端に電圧が誘起され、誘起された誘導電圧によって電流が流れるようになる。この時、誘導電圧Ｅの大きさは磁束密度Ｂとその磁界中の導体の長さＩ及び導体の運動速度Ｖに関係があり、発電機の発電作動においては必ず外部動力が必要となって、外部動力源で持続的に機械的エネルギーを供給しなければならない。

しかしながら、上記火力発電や原子力発電の場合には、天然資源の燃焼や核反応によって発生する熱エネルギーを利用して発電機を稼動させるため、熱エネルギーの損失によって電気エネルギーへの変換効率が低下されるだけでなく、燃料の燃焼による二酸化炭素の発生による地球温暖化及び核反応による放射能の漏出や核廃棄物の処理問題などの発電に伴う様々な環境に関する問題点が台頭している実情である。

また、代表的な化石燃料の中で石炭や石油などのような天然資源はその埋蔵量も一定の限界があって、その利用可能なエネルギーが枯渇されることと予測され、油価が上がりつつある高油価趨勢に伴って新しい代替エネルギーを開発しなければならないという深刻なエネルギー問題が提起され、水力、風力または太陽熱などを利用した自然エネルギーの利用にも環境に関する制約があるという問題点がある。

従来の技術としては、韓国特許公開第２０１２−８６００４号がある。

韓国特許公開第２０１２−８６００４号

従って、本発明の主な目的は、発電機の外部動力源としては持続的に使うことができる水を利用して、これを循環させて効率的に発電機と連結された水車を回転させることにより、発電機の発電による電力を生産することができるようにした水圧及び蒸気を利用した自家発電方法及びその発電装置を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明の水圧及び蒸気を利用した自家発電方法及びその発電装置は、所定の高さに設置して位置エネルギーを有するようにする水槽と、上記水槽に排出側に垂直に対応するように形成して水の落差によって回転し、回転軸に発電機を結合した第１水車と、上記第１水車の下部に連通させて、流入水を加熱して蒸気を排出させる加熱ボイラーと、上記加熱ボイラーの蒸気排出端に連通させて吐出される高圧の蒸気によって回転し、回転軸に発電機を結合した蒸気水車と、上記蒸気水車の上側に設置して一側を蒸気水車に連通させて蒸気を凝縮させ、凝縮水を他側に流れるようにして排出させる凝縮タンクと、上記凝縮タンクの排出側に下向きに連通させて凝縮水の落差によって回転し、回転軸に発電機を結合し、下向きに上記水槽を連通した第２水車とで構成することをその技術的構成上の基本特徴とする。

従って、本発明の水圧及び蒸気を利用した自家発電方法及びその発電装置は、水槽で所定量の水を垂直に落下させて、位置エネルギーによる水の水圧により第１水車を回転させ、それにより、第１水車の回転軸に連結された発電機で１次電力を生産するようにし、第１電力生産を完了した水を加熱ボイラーで加熱して、高圧の蒸気で蒸気水車を回転させ、それにより、蒸気水車の回転軸に連結された発電機に回転力が印加されて２次電力を生産するようにし、第２電力生産を完了した蒸気を凝縮タンクに排出し、蒸気を凝縮した凝縮水を垂直に落下させて第２水車を回転させ、それにより、第２水車の回転軸に連結された発電機に回転力が印加されて３次電力を生産するが、第３電力生産を完了した水を水槽に流れるようにして連続的に循環しながら持続的に電力を生成することができるようにすることにより、水を利用してこれを循環させれば効率的に発電機と連結された水車を回転させることにより、発電機の発電による電力を生産することができるという効果を奏する。

本発明による水圧及び蒸気を利用した自家発電方法及びその発電装置を説明するために示した斜視図である。 本発明による水圧及び蒸気を利用した自家発電方法及びその発電装置を説明するために示した正面図である。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施例を詳しく説明すれば次の通りである。

図１及び２に示すように、本発明の水圧及び蒸気を利用した自家発電装置は、所定の高さに設置して、位置エネルギーを有するようにする水槽１１０と、上記水槽１１０に排出側に垂直に対応するように形成して水の落差によって回転し、回転軸に発電機１２１を結合した第１水車１２０と、上記第１水車１２０の下部に連通させて流入水を加熱して蒸気を排出させる加熱ボイラー１３０と、上記加熱ボイラー１３０の蒸気排出端に連通させて吐出される高圧の蒸気によって回転し、回転軸に発電機１４１を結合した蒸気水車１４０と、上記蒸気水車１４０の上側に設置して、一側を蒸気水車１４０に連通させて蒸気を凝縮させ、凝縮水を他側に流れるようにして排出させる凝縮タンク１５０と、上記凝縮タンク１５０の排出側に下向きに連通させて凝縮水の落差によって回転し、回転軸に発電機１２１を結合して下向きに上記水槽１１０を連通した第２水車１６０とで構成する。

上記水槽１１０は所定高さに設置され、所定量の水を貯蔵し、第２水車１６０の下側に形成されて第２水車１６０から持続的に水を受けることができ、下側に調節バルブ１１１を結合して所定量の水を下側に供給することができるようにする。

上記第１水車１２０は水槽１１０の下側に設置して相互連通させるが、水槽１１０で下向きに供給する水の位置エネルギーによって第１水車１２０が回転するようにし、第１水車１２０の回転軸に発電機１２１を結合して第１水車１２０の回転力で電力を生産することができるようにする。

ここで、第１水車１２０は外部を密閉させるケーシングを備えて内部に位置するようにすることが好ましい。

上記加熱ボイラー１３０は蒸気発生器１３１を備えるが、第１水車１２０に連通させて第１水車１２０を回転させた後、下部側に落ちた水を受けてこれを加熱し、高圧の蒸気を生成させて蒸気水車１４０に連通された排出管を通じて吐出するようにする。

さらに、加熱ボイラー１３０は第１水車１２０の側方に形成されるが、第１水車１２０より低く形成されて排出管を傾斜するように形成するので、自然に第１水車１２０から水を受けることができるようにすることが好ましい。

上記蒸気水車１４０は加熱ボイラー１３０の蒸気発生器１３１に連通されるが、排出管から吐出される高圧の蒸気を受けて回転するようにし、蒸気水車１４０の回転軸に発電機１４１を結合して電力を生産することができるようにする。

ここで、蒸気水車１４０は外部を密閉させるケーシングを備えて内部に位置するようにし、また、排出管の吐出端に通常のノズルなどを備えて高圧で蒸気を排出することができるようにすることが好ましい。

また、蒸気水車１４０は上向きに凝縮タンク１５０の一側と連通されて蒸気水車１４０を回転させた蒸気を排出するようにする。

上記凝縮タンク１５０は蒸気水車１４０の上側に一側を連結管で連通するが、連結管にチェックバルブ１５２を形成して蒸気水車１４０を回転させた後、上部に上って来る蒸気を内部に流入されるようにし、また、内部に流入された蒸気が逆流されることを防止する。

さらに、凝縮タンク１５０の内部に流入された蒸気は凝縮して内部から他側に流れるようにするが、凝縮タンク１５０の他側下部を第２水車１６０の上部と連結管で連通させ、連結管に調節バルブ１１１を結合して所定量の水を下側に供給することができる。

同時に、凝縮タンク１５０の内部には蒸気を容易に凝縮することができるように誘導する通常の凝縮用ファンや凝縮片または凝縮網などを多様に複合的に選択して備えることが好ましい。

上記第２水車１６０は凝縮タンク１５０の他側下部に連通させて凝縮タンク１５０で供給する凝縮水の位置エネルギーによって回転するようにし、第２水車１６０の回転軸に発電機１６１を結合して電力を生産することができるようにする。

ここで、第２水車１２０は外部を密閉させるケーシングを備えて内部に位置するようにすることが好ましい。

さらに、第２水車１６０の下側に水槽１１０を位置させて相互連通するようにするが、第２水車１６０を回転させた後下部側に落ちた水を水槽１１０に供給するようにする。

このような本発明の水圧及び蒸気を利用した自家発電方法は次の通りである。

まず、水槽１１０に水を満たした後、調節バルブ１１１を調節して所定量の水を垂直に落下させると、位置エネルギーによる水の水圧が第１水車１２０に印加されて第１水車１２０を回転させ、それにより第１水車１２０の回転軸に連結された発電機１２１に回転力が印加されて１次電力を生産する第１電力生産段階と、上記第１電力生産段階が行われながら第１電力生産を完了した水を加熱ボイラー１３０に流れるようにし、加熱ボイラー１３０に流入された水を加熱して蒸気発生器１３１を通じて高圧の蒸気で蒸気水車１４０に供給する高圧蒸気供給段階と、上記高圧蒸気供給段階が行われながら吐出させた蒸気の圧力が蒸気水車１４０に印加されて蒸気水車１４０を回転させ、それにより蒸気水車１４０の回転軸に連結した発電機１４１に回転力が印加されて２次電力を生産する第２電力生産段階と、上記第２電力生産段階が行われながら第２電力生産を完了した蒸気を凝縮タンク１５０に排出し、凝縮タンク１５０に流入された蒸気を凝縮させる蒸気凝縮段階と、上記蒸気凝縮段階が行われながら蒸気を凝縮させた凝縮水を垂直に落下させると位置エネルギーによる水の水圧が第２水車１６０に印加されて第２水車１６０を回転させ、それにより第２水車１６０の回転軸に連結された発電機１６１に回転力が印加されて３次電力を生産する第３電力生産段階と、上記第３電力生産段階が行われながら第３電力生産を完了した水を水槽１１０に流れるようにし、連続的に循環しながら持続的に電力を生成することができるようにする電力循環生成段階とを含んで構成する。

一方、このような本発明の自家発電装置１００は工場や建物の外壁に設置するが、凝縮タンクは屋上などに大きく形成して十分凝縮することができるようにすることが好ましい。

さらに、水の落差及び高圧蒸気を利用して順次に循環させて電力を持続的に生産することにより、加熱ボイラー１３０を加熱して蒸気を発生させる最小のエネルギーで連続的に自家発電することができる。

特に、水の重力による自然落差で電力を生産し、同時に蒸気で電力を生産し、蒸気を自然に上昇させて凝縮して再利用するので、水資源の無駄づかいがほとんどない。

Claims (2)

1. 所定の高さに設置して位置エネルギーを有するようにする水槽（１１０）と、
   前記水槽（１１０）で排出側に垂直に対応するように形成して水の落差によって回転し、回転軸に発電機（１２１）を結合した第１水車（１２０）と、
   前記第１水車（１２０）の下部に連通されて流入水を加熱して蒸気を排出させる加熱ボイラー（１３０）と、
   前記加熱ボイラー（１３０）の蒸気排出端に連通されて吐出される高圧の蒸気によって回転し、回転軸に発電機（１４１）を結合した蒸気水車（１４０）と、
   前記蒸気水車（１４０）の上側に設置して、一側を蒸気水車（１４０）に連通させて蒸気を凝縮させ、凝縮水を他側に流れるようにして排出させる凝縮タンク（１５０）と、
   前記凝縮タンク（１５０）の排出側に下向きに連通されて凝縮水の落差によって回転し、回転軸に発電機（１２１）を結合し、下向きに前記水槽（１１０）を連通した第２水車（１６０）とで構成したことを特徴とする水圧及び蒸気を利用した自家発電装置。
2. 水槽（１１０）に水を満たした後、調節バルブ１１１を調節して所定量の水を垂直に落下させると、位置エネルギーによる水の水圧が第１水車（１２０）に印加されて第１水車（１２０）を回転させ、それにより第１水車（１２０）の回転軸に連結された発電機（１２１）に回転力が印加されて１次電力を生産する第１電力生産段階と、
   前記第１電力生産段階が行われながら第１電力生産を完了した水を加熱ボイラー（１３０）に流れるようにし、加熱ボイラー（１３０）に流入された水を加熱して蒸気発生器（１３１）を通じて高圧の蒸気を蒸気水車（１４０）に供給する高圧蒸気供給段階と、
   前記高圧蒸気供給段階が行われながら吐出された蒸気の圧力が蒸気水車（１４０）に印加されて蒸気水車（１４０）を回転させ、それにより蒸気水車（１４０）の回転軸に連結された発電機（１４１）に回転力が印加されて２次電力を生産する第２電力生産段階と、
   前記第２電力生産段階が行われながら第２電力生産を完了した蒸気を凝縮タンク（１５０）に排出し、凝縮タンク（１５０）に流入された蒸気を凝縮させる蒸気凝縮段階と、
   前記蒸気凝縮段階が行われながら蒸気を凝縮させた凝縮水を垂直に落下させると、位置エネルギーによる水の水圧が第２水車（１６０）に印加されて第２水車（１６０）を回転させ、それにより第２水車（１６０）の回転軸に連結された発電機１６１に回転力が印加されて３次電力を生産する第３電力生産段階と、
   前記第３電力生産段階が行われながら第３電力生産を完了した水を水槽（１１０）に流れるようにして連続的に循環しながら持続的に電力を生成するようにする電力循環生成段階とを含むことを特徴とする水圧及び蒸気を利用した自家発電装置。

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