JP2021501852A - 水高圧噴射発電システム - Google Patents

Abstract

本発明の発電システムは、水を貯蔵する上部貯水槽と、前記上部貯水槽から落下した水を貯蔵する下部貯水槽と、前記上部貯水槽から落下する水を加圧して噴出させる圧力チャンバと、前記噴出された水により回転する水車及び蓄電器によって駆動されるように形成される発電機と、前記上部貯水槽からバイパスされる水及び外部から供給される水を用いて電力を生産して前記蓄電器を充電させる予備発電設備と、前記蓄電器によって駆動され、前記下部貯水槽の水を前記上部貯水槽にポンピングするように形成されるポンプとを含み、前記発電機は、生産された電力をシステムの内部装置に供給する内部電力発電機と、生産された電力をシステムの外部に供給する外部電力発電機とを含む発電システムを提供する。

Description

本発明は、発電所及び産業体の地下ピット室に流入する水を浄化して川や河川に捨てられる水を上部槽に受け、水車の回転に必要な動力源として使用し、余分の水を蓄電池の充電の動力として使用する水高圧噴射発電システムに関する。

最近になって、世界的な異常気象により夏季と冬季の電力消費が急増することによって、電力の生産及び確保が非常に重要な問題として浮上しており、これにより、各国では、安定した電力確保の面で電気供給所の建設が進められている。

しかし、原子力発電は、安全に対する危険性を有しており、石炭や石油を用いた火力発電には、環境汚染の規制強化に対する充足が要求され、ダムを用いた水力電気の供給には、大規模な環境破壊による対応策が要求されている。何よりも、原子力発電、火力発電、水力発電は、その規模が大きく、建設期間が非常に長いため、当座の電力要求の需要に合わせるのには当然困難が伴う。

また、現在運用中の揚水電気供給所は、電力生産コストにおいて競争力が劣り、建設時に莫大な建設コストと環境破壊の要因となり、これにより、当座の電力要求に合わせられる小規模の電気供給設備の必要性と利用性が大きく増加している傾向にある。

通常、小規模の電気供給設備は、電気を多く消耗する産業施設の周辺に直接設置されることによって、原子力発電、火力発電、水力発電、揚水発電のような大規模な電力基盤施設が要求されず、特に、原子力発電所、火力発電所、水力発電所、揚水発電所が建設される前に当座の電力要求に合わせることができるようになる。

このような小規模の電気供給設備として揚水電気供給システムがある。通常、揚水電気供給システムは、貯水池や川から水をポンピングし、ポンピングされた水を水車に落差を用いることによって電気が生産される方式である。

韓国公開特許第１０−２０１２−０００３７９１号（２０１２年０１月１１日）

本発明の目的は、発電所及び産業体から捨てられるピットの水をリサイクルして生産された電力を、システムの駆動のための自体電力として活用できる発電システムを提供することにある。

上記のような目的を達成するために、本発明の一実施例に係る発電システムは、水を貯蔵する上部貯水槽と、前記上部貯水槽から落下した水を貯蔵する下部貯水槽と、前記上部貯水槽から落下する水を加圧して噴出させる圧力チャンバと、前記噴出された水により回転する水車及び蓄電器によって駆動されるように形成される発電機と、前記上部貯水槽からバイパスされる水及び外部から供給される水を用いて電力を生産して前記蓄電器を充電させる予備発電設備と、前記蓄電器によって駆動され、前記下部貯水槽の水を前記上部貯水槽にポンピングするように形成されるポンプとを含み、前記発電機は、生産された電力をシステムの内部装置に供給する内部電力発電機と、生産された電力をシステムの外部に供給する外部電力発電機とを含む。

本発明の一実施例によれば、前記発電機は、前記蓄電器から電力が供給されて駆動される超回転モータと、前記超回転モータ及び前記水車によって駆動されるように形成され、前記内部電力発電機及び外部電力発電機の回転軸と噛み合って回転する出力軸と、を含む。

本発明の他の一実施例によれば、前記超回転モータは、前記出力軸が一定の回転速度以下であるときに駆動されるように形成される。

本発明によれば、発電所及び産業体の地下ピットの捨てられる水をポンピングして上部貯水槽に流入させる設備と、上部貯水槽の水量が最大となるときにバイパスを切り替えて発電設備の動力源として使用する設備とを備えることで、システムから生産された余分の電気を再起動電源として使用することができる。

また、安価な深夜電気で水をポンピングして、一定量の水が持続的に循環する滝としての美観を有するようにし、これを通じて蓄電器を充電して内部の電源供給源として使用することができる。

また、本発明によれば、一部の発電機から出力される電気は、水車の回転速度制御ポンプなどのシステム内部装置の電源として使用され、他の一部の発電機から出力される電気は、外部電力供給器を介して外部にも提供することができる。これを通じて、発電システムの効率を向上させることができる。

本発明に係る水高圧噴射発電システムの概念図である。 本発明に係る水高圧噴射発電システムの超回転モータ、ローダー、及びギヤに関する細部構成図である。 本発明に係る水高圧噴射発電システムの速度制御ポンプ、水車、貯水槽、及び水中ポンプに関する細部構成図である。 本発明に係る水高圧噴射発電システムの電気供給器に関する細部構成図である。 本発明に係る水高圧噴射発電システムの初期のスタートアップ電気供給を説明する概念図である。 本発明に係る水高圧噴射発電システムの揚水電気供給方法を説明する概念図である。 本発明の一実施例に係る水高圧噴射発電システムの駆動メカニズムを説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施例を添付の例示図面を参照して詳細に説明し、このような実施例は一例であって、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が様々な異なる形態で実現可能であり、ここで説明する実施例に限定されない。

図１は、本実施例に係る水高圧噴射発電システムの構成を示す。

以下で、水高圧噴射発電システムの一実施例は、図示のように、１水車４起動発電機の発電システムで構成され得る。しかし、これは、本発明の一実施例に該当するだけで、本発明の概念が適用される発電システムであれば、水車や発電機の数に限定されずに本発明の権利範囲に含まれ得る。

また、以下で説明する電力や回転数の値は、本発明を容易に理解できるように一実施例を示したものに過ぎず、このような数値に本発明の権利範囲が限定されるものではない。

図示のように、水高圧噴射発電システムには、水の循環のための電力の生産が行われるスタートアップユニット１０と、スタートアップユニット１０の稼動で電気の生成のための回転力が発生するトランスミッションユニット２０と、高圧噴射で回転し、分離されるスタートアップユニット１０の回転力を代替する水車ユニット３０と、水を移送させる水移送ユニット４０と、トランスミッションユニット２０の回転力で電気供給が行われて生産された電力が、水高圧噴射発電システム自体の電力需要を担当すると共に、外部設備に電力供給が行われる電気供給ユニット５０と、地盤に設置され、スタートアップユニット１０、トランスミッションユニット２０、水車ユニット３０、及び電気供給ユニット５０がそれぞれ装着される設備フレーム１００とが含まれる。

後述する前記水高圧噴射発電システムは、約１４００Ｋｗの電気供給容量に合わせて説明される。特に、生成された約１４００Ｋｗの電力中の約３５０Ｋｗは、水高圧噴射発電システム自体の電力需要に用いられ、約１０５０Ｋｗは、外部設備の稼動のための電気として供給される。

しかし、本実施例に係る水高圧噴射発電システムは、スタートアップユニット１０の回転数、水車ユニット３０の水噴射圧力、水循環ユニット４０の水貯蔵容量、電気発電機ユニット５０の電気供給器の個数に応じて、１４００Ｋｗ以上の電気供給容量に設計されてもよく、このような電気供給容量の拡張は、以下の技術内容から証明される。

前記スタートアップユニット１０には、スタートアップ（Ｓｔａｒｔ Ｕｐ）及び稼動制御のための信号の操作が行われる制御パネル１０−１が接続される。特に、前記スタートアップユニット１０には、モータスタータをモータの保護装置として備えた超回転モータ１１が使用され、前記超回転モータ１１（Ｓｔａｔｉｃ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｏｔｏｒ）は、徐々に回転数が増加した後、約１，７５０ｒｐｍまで上昇する。本実施例において、前記制御パネル１０−１には、オン／オフ（Ｏｎ／Ｏｆｆ）用パワースイッチ、稼動状態表示用モニタ、スタンバイ用外部電源接続とＵＰＳ（Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ）／蓄電池が含まれ得る。

前記トランスミッションユニット２０には、回転力の伝達のための軸、及び回転方向の切り換えのためのギヤが使用される。しかし、回転方向の切り換えは、ギヤの代わりにベルトが適用されてもよい。

前記水車ユニット３０には、約３０〜６０ｂａｒの水噴射圧力を受けて回転する反曲線翼型水車が適用される。特に、前記水車の回転数は、約１，７５０ｒｐｍまで上昇する。

前記水循環ユニット４０は、循環する約２５トンの水を貯蔵する。しかし、発電所及び産業体の地下ピットの貯蔵容量に応じてポンピングされる水の容量は、電気供給容量が約１４００Ｋｗを超える場合、さらに増加し得る。特に、水循環ユニット４０には、氷点以下の気温で発生する凍破の防止のためのヒーティングシステムがさらに付加されてもよい。

前記電気供給ユニット５０は、トランスミッションユニット２０の回転により約１４００Ｋｗの電気を生産する電気供給が行われる。特に、前記電気供給ユニット５０は、約１４００Ｋｗの電力中、水高圧噴射発電システム自体の電力需要に用いられる約３５０Ｋｗの電気供給容量を担当する内部電力発電機６０と、外部設備の稼動のための電気として用いられる約１０５０Ｋｗの電気供給容量を担当する外部電力発電機７０とで構成される。

前記内部電気供給機６０は内蔵設備パワーパネル６０Ａを備え、前記内蔵設備パワーパネル１０−１は、水高圧噴射発電システムの電力消費設備であって、電気回路を構成する。また、前記外部電気供給機７０は外部設備パワーパネル７０−１を備え、前記外部設備パワーパネル７０−１は、電力供給が行われる外部設備であって、電気回路を構成する。本実施例において、前記内蔵設備パワーパネル７０−１には、電源を断続するリレーが含まれ、前記外部設備パワーパネル７０−１には、電力を貯蔵する集電器、及び電力を配分する配分器が含まれ得る。

一方、図２は、スタートアップユニット１０及びトランスミッションユニット２０の細部構成を示す。

図示のように、スタートアップユニット１０は、超回転モータ１１、スピードセンサ１３、及びモータ支持フレーム１５を含む。

前記超回転モータ１１（Ｓｔａｔｉｃ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｏｔｏｒ）は、稼動が行われると、稼動の初期に回転数が徐々に増加し、最大約１，７５０ｒｐｍに到達した後、軸から分離停止される。したがって、超回転モータ１１は、稼動または軸から分離停止のための信号が、制御パネル１０−１のオン（Ｏｎ）又はオフ（Ｏｆｆ）で行われ得る。また、超回転モータ１１は、稼動時に制御パネル１０−１を介して外部電源が供給され得、ＵＰＳ／蓄電池の電源として使用することができる。

前記スピードセンサ１３は、超回転モータ１１の回転数が約１，７５０ｒｐｍに到達することを検出する。したがって、スピードセンサ１３は、超回転モータ１１のモータ軸の部位に設置され得、スピードセンサ１３の検出信号が制御パネル１０−１でモニタされ得る。特に、作業者は、スピードセンサ１３の検出信号で超回転モータ１１を止めることができる。

前記モータ支持フレーム１５は、地盤（又は建物の床）に設置されることで、超回転モータ１１の設置状態を安定に維持する。

前記トランスミッションユニット２０は、ローダー２１、回転連結器２２、回転切換器２３、及び電気供給連結器２５で構成される。

前記ローダー２１は、屈曲のない直線軸からなり、特に、カプラー２１Ａで連結されることによって長軸タイプに転換される。本実施例において、ローダー２１の一側端には水車ユニット３０の水車３５が連結されると共に、他側端には回転切換器２３の第１ベベルギヤ２３Ａが連結される。

前記回転連結器２２は、第１ギヤ２２Ａと、これに噛み合って反対方向に回転する第２ギヤ２２Ｂとからなる。前記第１ギヤ２２Ａは、超回転モータ１１のモータ軸により回転し、前記第２ギヤ２２Ｂは、第１ギヤ２２Ａの回転力をローダー２１に伝達する。したがって、第１ギヤ２２Ａは超回転モータ１１のモータ軸に固定され、第２ギヤ２２Ｂはローダー２１に固定される。本実施例において、回転連結器２２は、プーリとベルトで構成され得る。

前記回転切換器２３は、第１ベベルギヤ２３Ａと、これに噛み合って回転方向を９０°切り換える第２ベベルギヤ２３Ｂとで構成される。前記第１ベベルギヤ２３Ａはローダー２１の一側端に固定され、前記第２ベベルギヤ２３Ｂは、地盤（又は建物の床）に設置されたギヤ支持フレーム２４にマウントされる。特に、前記第２ベベルギヤ２３Ｂには、ギヤ支持フレーム２４にマウントされるベアリング結合されたマウンティング軸が含まれ、マウンティング軸の反対側には、外周面にギヤを備えた出力軸２３Ｂ−１がさらに含まれる。本実施例において、回転切換器２３は、プーリとベルトで構成され得る。

前記電気供給連結器２５は、それぞれ回転する４つの第１、第２、第３及び第４回転軸２６，２７，２８，２９で構成される。特に、第１及び第２回転軸２６，２７は、第２ベベルギヤ２３Ｂの出力軸２３Ｂ−１にそれぞれ噛み合って回転し、第３回転軸２８は第１回転軸２６と噛み合い、第４回転軸２９は第２回転軸２７と噛み合う。したがって、第２ベベルギヤ２３Ｂの回転力は、出力軸２３Ｂ−１を媒介として第１及び第２回転軸２６，２７にそれぞれ伝達され、第１及び第２回転軸２６，２７の回転力は、それぞれ第３回転軸２８と第４回転軸２９に伝達される。

本実施例において、第１回転軸２６と第３回転軸２８との間及び第２回転軸２７と第４回転軸２９との間には、回転力を伝達し、回転比を一致させる多数のギヤがさらに備えられてもよい。また、本実施例において、電気供給連結器２５は、プーリとベルトで構成され得る。

一方、図３は、水車ユニット３０及び水循環ユニット４０の細部構成を示す。

図示のように、前記水車ユニット３０は、速度制御ポンプ３１と水車３５で構成される。

前記速度制御ポンプ３１は、１分当たり６１００リットルの水をポンピングして約３０〜６０Ｂａｒで噴射する。このために、速度制御ポンプ３１には、水を約３０〜５０Ｂａｒで加圧する圧力チャンバ３２が接続され、前記圧力チャンバ３２には、水流入ライン３２−１及び高圧排出ライン３２−２が接続され、前記水流入ライン３２−１には、オン／オフ（Ｏｎ／Ｏｆｆ）用遮断弁３３が設置される。本実施例において、速度制御ポンプ３１は設備フレーム１００に設置される。

前記水車３５は、約３０〜６０Ｂａｒで噴射される高圧排出ライン３２−２につながっている水車チャンバ３５−１に設置され、水車チャンバ３５−１の外側で地盤（又は建物の床）に設置された水車支持ポスト３５Ｂにより支持される水車軸３５Ａを備える。前記水車軸３５Ａは、トランスミッションユニット２０のローダー２１に接続される。前記水車軸３５Ａと前記ローダー２１との接続はカプラーを介して行われ得る。

特に、前記水車３５は反曲線翼を備え、反曲線翼にぶつかった約３０〜６０ｂａｒの水噴射圧力で約１，７５０ｒｐｍまで回転する。

前記水循環ユニット４０は、上部貯水槽４１、下部貯水槽４３、及び水中ポンプ４５で構成される。

前記上部貯水槽４１は、地盤（又は建物の床）に設置された第１及び第２貯水槽支持ポスト４１−１，４１−２により支持されることによって、地盤（又は建物の床）から所定の高さに位置する。本実施例において、上部貯水槽４１の水貯蔵容量は約２５トンを許容し、寒波による氷結を防止するヒーティングシステムがさらに備えられてもよい。

ピット室の流入ラインを介して水が下部貯水槽４３に流入し、下部貯水槽４３に貯蔵された水は、水中ポンプ４５を介して前記上部貯水槽４１に供給される。上部貯水槽４１の貯蔵容量が最大値になると、水がバイパスライン９１を介してバイパスされて予備発電設備８０の水車を回転させることで、ＵＰＳ／蓄電池を充電させる。

前記下部貯水槽４３は、地盤（又は建物の床）の下方に形成されることによって、水車３５を回転させて落ちる水が貯蔵される。本実施例において、下部貯水槽４３の水貯蔵容量は約３トンを許容し、寒波による氷結を防止するヒーティングシステムがさらに備えられてもよい。

前記予備設備である下部貯水槽に水中ポンプ４５は、１分当たり６１００リットルの水をポンピングするように下部貯水槽４３に設置されることによって、下部貯水槽４３の水を上部貯水槽４１にフィードバックさせ、これを通じて貯蔵された水が上部貯水槽４１から下部貯水槽４３に循環する。

このために、予備設備である下部貯水槽に水中ポンプ４５には、下部貯水槽４３から上部貯水槽４１につながる復帰ライン４７が設置される。特に、前記復帰ライン４７には、上部貯水槽４１の水が下部貯水槽４３に降りてこないようにチェック弁４７−１が設置される。

本実施例において、水流入ライン３２−１、高圧排出ライン３２−２、水車チャンバ３５−１、及び下部貯水槽４３から上部貯水槽４１につながる復帰ライン４７は、水移送ラインを構成する。

一方、図４は、電気発電ユニット５０をなす内部電力発電機６０と外部電力発電機７０の細部構成を示す。

図示のように、内部電力発電機６０は、約３５０Ｋｗの電気供給容量を有する第１発電機６１からなり、電気供給のための動力は、トランスミッションユニット２０の発電機連結器２５中の第４回転軸２９から伝達される。また、前記第１電気供給機６１にはクーリングファン６１Ａが備えられることによって、内部の熱上昇が防止される。

前記外部電力発電機７０は、それぞれ約３５０Ｋｗの電気供給容量を有する第２、第３及び第４発電機７１，７２，７３からなり、電気供給のための動力は、トランスミッションユニット２０の発電機連結器２５中の第１、第２及び第３回転軸２６，２７，２８から伝達される。また、前記第２、第３及び第４発電機７１，７２，７３には、クーリングファン７１Ａ，７２Ａ，７３Ａがそれぞれ備えられることによって、内部の熱上昇が防止される。

本実施例において、第１、第２、第３及び第４発電機６１，７１，７２，７３は設備フレーム１００に設置される。特に、前記第１発電機６１が生成した電力は、速度制御ポンプ３１、遮断弁３３、水中ポンプ４５、及びクーリングファン６１Ａ，７１Ａ，７２Ａ，７３Ａに供給される。第１発電機６１の電力供給は、内蔵設備パワーパネル６０−１を介して行われ得、内蔵設備パワーパネル６０−１は、制御パネル１０−１によって制御され、残る電気はＵＰＳ／蓄電池に充電され得る。また、前記第２、第３及び第４発電機７１，７２，７３が生成した電力は、建物内の設備装置や外部電力設備に供給される。第２、第３及び第４電気発電機７１，７２，７３の電力供給は、外部設備パワーパネル７０−１を介して行われ得、外部設備パワーパネル７０−１は、制御パネル１０−１によって制御され得る。上部貯水槽の消尽された水を満たすために、バイパスモジュールを解除して上部貯水槽に流入するようにする。

一方、図５は、本実施例に係る水高圧噴射発電システムが初期に稼動されるスタートアップ電気供給状態を示し、スタートアップ電気供給のために稼動される設備はスタートアップ電気供給装置と称する。

図示のように、スタートアップ電気供給状態に進入すると、超回転モータ１１は、オン（Ｏｎ）信号で電源の供給が行われることによって、モータスタータによって低速回転から高速回転に徐々に進行した後、最大約１，７５０ｒｐｍまで到達する。このような超回転モータ１１の回転はローダー２１に伝達されることによって、ローダー２１の回転数も超回転モータ１１と同様に増加し、最大約１，７５０ｒｐｍまで到達する。

このとき、超回転モータ１１とローダー２１の回転力の伝達は、これらの間をつなぐ第１及び第２ギヤ２２Ａ，２２Ｂまたはベルトにより行われる。

次いで、ローダー２１の回転は第１ベベルギヤ２３Ａに伝達され、第１ベベルギヤ２３Ａの回転は、これに噛み合った第２ベベルギヤ２３Ｂに伝達されることによって、回転方向が９０°切り換わる。前記第２ベベルギヤ２３Ｂの回転力は、第２ベベルギヤ２３Ｂの出力軸２３Ｂ−１に噛み合った第１及び第２回転軸２６，２７にそれぞれ伝達されることによって、第１及び第２回転軸２６，２７の回転に切り換わり、第３及び第４回転軸２８，２９は、第１及び第２回転軸２６，２７の回転によりそれぞれ回転する。

すると、第４回転軸２９は第１発電機６１を回転させ、同時に第１、第２及び第３回転軸２６，２７，２８はそれぞれ第２、第３及び第４発電機７１，７２，７３を回転させることによって、第１、第２、第３及び第４発電機６１，７１，７２，７３では、それぞれ電気供給が行われる。

前記のようなスタートアップ電気供給では、超回転モータ１１の回転→第１及び第２ギヤ２２Ａ，２２Ｂの回転→ローダー２１の回転→第１及び第２ベベルギヤ２３Ａ，２３Ｂの回転及び方向切換→第１及び第２回転軸２６，２７の回転→第３及び第４回転軸２８，２９の回転→第１、第２、第３及び第４発電機６１，７１，７２，７３の電気供給の過程からなり、このような過程は、超回転モータ１１を介して行われる。

このようなスタートアップ電気供給は、超回転モータ１１の回転数が約１，７５０ｒｐｍに到達するまで続けられた後、第１発電機６１による水循環で回転する水車３５の回転力が超回転モータ１１の回転力に取って代わることによって、超回転モータ１１の停止が行われた後、中断される。本実施例において、スタートアップ電気供給後に行われる電気供給の過程は、水高圧噴射発電システムとして定義する。

このために、超回転モータ１１の約１，７５０ｒｐｍの検出は、スピードセンサ１３により検出され、スピードセンサ１３の検出信号は制御パネル１０−１に提供されることによって、作業者による超回転モータ１１の稼動中断が行われ得る。

しかし、超回転モータ１１の停止は、約１，７５０ｒｐｍへの到達を独自に感知した超回転モータ１１自体で行われてもよい。

図６は、本実施例に係る水高圧噴射発電システムが、スタートアップ電気供給後、水の移送を用いた電気供給状態を示し、電気供給のために稼動される設備は移送電気供給装置と称する。

図示のように、移送電気供給が行われると、第１発電機６１では、クーリングファン６１Ａ，７１Ａ，７２Ａ，７３Ａの稼動のための第１電源ａ、速度制御ポンプ３１の稼動のための第２電源ｂ、水中ポンプ４５の稼動のための第３電源ｃ、遮断弁３３の開放（Ｏｐｅｎ）のための第４電源ｄが供給され、このような自体電力の利用により、水が上部貯水槽４１と下部貯水槽４３に移送され、上部貯水槽の水を水車３５に加える約３０〜６０ｂａｒの圧力で回転することによって、水車３５は、超回転モータ１１が提供していた約１，７５０ｒｐｍの回転力に取って代わるようになる。

一例として、遮断弁３３が開放されることによって、上部貯水槽４１の水が水流入ライン３２−１を経て圧力チャンバ３２に流入し、圧力チャンバ３２では、速度制御ポンプ３１の稼動で水に約３０〜５０ｂａｒの圧力が加えられ、約３０〜６０ｂａｒの圧力を受けた水は、高圧排出ライン３２−２に通り抜けた後、水車チャンバ３５−１に設置された水車３５を強く打ちながら下部貯水槽４３に落ちる。

このような過程において、約３０〜６０ｂａｒの圧力を有して上部貯水槽４１から下部貯水槽４３に下降する水は、持続的に水車３５を強く打つようになり、これにより、水車３５の回転数は持続的に上昇することによって約１，７５０ｒｐｍまで上がる。

すると、水車３５に連結されたローダー２１は、水車３５を介して約１，７５０ｒｐｍで回転することによって、超回転モータ１１の稼動中断状態でも、水車３５を介した回転が持続される。

次いで、ローダー２１の回転は、第１ベベルギヤ２３Ａを持続的に回転させ、第１ベベルギヤ２３Ａの回転は、これに噛み合った第２ベベルギヤ２３Ｂに持続的に伝達されることによって、第１、第２、第３及び第４回転軸２８，２９も持続的に回転し、第１、第２、第３及び第４回転軸２８，２９の回転は、第１、第２、第３及び第４発電機６１，７１，７２，７３の電気供給を持続することによって、超回転モータ１１の稼動中断状態で水車の回転速度ポンプは起動が持続されてＵＰＳ／蓄電池の電気供給に切り換わる。

このような過程において、上部貯水槽４１の水が消尽されると、発電所及び産業体のピットからポンピングされる水を流入ラインの遮断弁を開放して上部貯水槽４１に満たす。また、上部貯水槽４１を満たしてからバイパスされる水を用いて予備発電設備８０を稼動させ、ここで発生する電気を用いてＵＰＳ／蓄電池を充電させる。ＵＰＳ／蓄電池に充電された電気を使用して下部貯水槽４３の水中ポンプ４５を稼動させることで、下部貯水槽４３に集まった水を再び上部貯水槽４１に復帰させる。また、クーリングファン６１Ａ，７１Ａ，７２Ａ，７３Ａの稼動は、それぞれ第１、第２、第３及び第４発電機６１，７１，７２，７３を冷却させることによって、第１、第２、第３及び第４発電機６１，７１，７２，７３が、過熱に対する危険性なしに安定的に電気供給を行うことができる。

したがって、前記のような電気供給では、水高圧噴射→水車３５の回転→ローダー２１の回転→第１及び第２ベベルギヤ２３Ａ，２３Ｂの回転及び方向切換→第１及び第２回転軸２６，２７の回転→第３及び第４回転軸２８，２９の回転→第１、第２、第３及び第４発電機６１，７１，７２，７３の電気供給→水移送の過程からなり、このような過程は、超回転モータ１１の稼動中止と共に、第１発電機６１を介した電源供給により行われる。

したがって、第１、第２、第３及び第４発電機６１，７１，７２，７３では、スタートアップ電気供給時や揚水電気供給時の両方で電力の生成が行われ得る。

前記第１発電機６１が生成した電力は、速度制御ポンプ３１、遮断弁３３、水中ポンプ４５、及びクーリングファン６１Ａ，７１Ａ，７２Ａ，７３Ａに供給される。第１発電機６１の電力供給は、内蔵設備パワーパネル６０−１を介して行われ得、内蔵設備パワーパネル６０−１は、制御パネル１０−１によって制御され、残る電気はＵＰＳ／蓄電池に充電し、予備設備である水中ポンプ４５の稼動電源及び内部電力の予備電力として使用できるようにする。また、前記第２、第３及び第４発電機７１，７２，７３が生成した電力は、建物内の設備装置や外部電力設備に供給される。第２、第３及び第４発電機７１，７２，７３の電力供給は、外部設備パワーパネル７０−１を介して行われ得、外部設備パワーパネル７０−１は、制御パネル１０−１によって制御され得る。

前述したように、本実施例に係る水高圧噴射発電システムには、電気供給された電力を自体設備の電力として供給する第１発電機６１、及び電気供給された電力を外部設備の電力として供給する第２、第３及び第４発電機７１，７２，７３と；超回転モータ１１の回転力が第１，２，３，４発電機６１，７１，７２，７３の電気供給に用いられ、超回転モータ１１の稼動が第１発電機６１による電力供給時に中断されるスタートアップ電気供給装置と；第１発電機６１の電力によって稼動された速度制御ポンプ３１で自体移送される水の噴射圧力が高くなった高圧噴射が行われ、高圧噴射で回転する水車３５の回転力が、超回転モータ１１の代わりに第１、第２、第３及び第４発電機６１，７１，７２，７３の電気供給に用いられる電気供給装置と；が含まれることによって、大規模の貯水池や川との非連係性により、自家電気供給設備の枝葉的な制約なしに解消され、特に、発電設備と共に一定の容量の水を移送して電気の供給が持続されることによって、発電設備の小型化も可能である。

１０ スタートアップユニット
１０−１ 制御パネル
１１ 超回転モータ
１３ スピードセンサ
１５ モータ支持フレーム
２０ トランスミッションユニット
２１ ローダー
２１Ａ カプラー
２２ 回転連結器
２２Ａ 第１ギヤ
２２Ｂ 第２ギヤ
２３ 回転切換器
２３Ａ 第１ベベルギヤ
２３Ｂ 第２ベベルギヤ
２３Ｂ−１ 出力軸
２４ ギヤ支持フレーム
２５ 発電機連結器
２６ 第１回転軸
２７ 第２回転軸
２８ 第３回転軸
２９ 第４回転軸
３０ 水車ユニット
３１ 速度制御ポンプ
３２ 圧力チャンバ
３２−１ 水流入ライン
３２−２ 高圧排出ライン
３３ 遮断弁
３５ 水車
３５Ａ 水車軸
３５Ｂ 水車支持ポスト
３５−１ 水車チャンバ
４０ 水移送ユニット
４１ 上部貯水槽
４１−１ 第１貯水槽支持ポスト
４１−２ 第２貯水槽支持ポスト
４３ 下部貯水槽
４５ 水中ポンプ
４７ 復帰ライン
４７−１ チェック弁
５０ 電気供給ユニット
６０ 内部電力発電機
６０−１ 内蔵設備パワーパネル
６１ 第１発電機
６１Ａ，７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ クーリングファン
７０ 外部電力発電機
７０−１ 外部設備パワーパネル
７１ 第２発電機
７２ 第３発電機
７３ 第４発電機
１００ 設備フレーム

しかし、本実施例に係る水高圧噴射発電システムは、スタートアップユニット１０の回転数、水車ユニット３０の水噴射圧力、水循環ユニット４０の水貯蔵容量、電気供給ユニット５０の電気供給器の個数に応じて、１４００Ｋｗ以上の電気供給容量に設計されてもよく、このような電気供給容量の拡張は、以下の技術内容から証明される。

前記内部電力発電機６０は内蔵設備パワーパネル６０−１を備え、前記内蔵設備パワーパネル６０−１は、水高圧噴射発電システムの電力消費設備であって、電気回路を構成する。また、前記外部電力発電機７０は外部設備パワーパネル７０−１を備え、前記外部設備パワーパネル７０−１は、電力供給が行われる外部設備であって、電気回路を構成する。本実施例において、前記内蔵設備パワーパネル７０−１には、電源を断続するリレーが含まれ、前記外部設備パワーパネル７０−１には、電力を貯蔵する集電器、及び電力を配分する配分器が含まれ得る。

前記トランスミッションユニット２０は、ローダー２１、回転連結器２２、回転切換器２３、及び発電機連結器２５で構成される。

前記発電機連結器２５は、それぞれ回転する４つの第１、第２、第３及び第４回転軸２６，２７，２８，２９で構成される。特に、第１及び第２回転軸２６，２７は、第２ベベルギヤ２３Ｂの出力軸２３Ｂ−１にそれぞれ噛み合って回転し、第３回転軸２８は第１回転軸２６と噛み合い、第４回転軸２９は第２回転軸２７と噛み合う。したがって、第２ベベルギヤ２３Ｂの回転力は、出力軸２３Ｂ−１を媒介として第１及び第２回転軸２６，２７にそれぞれ伝達され、第１及び第２回転軸２６，２７の回転力は、それぞれ第３回転軸２８と第４回転軸２９に伝達される。

本実施例において、第１回転軸２６と第３回転軸２８との間及び第２回転軸２７と第４回転軸２９との間には、回転力を伝達し、回転比を一致させる多数のギヤがさらに備えられてもよい。また、本実施例において、発電機連結器２５は、プーリとベルトで構成され得る。

前記予備設備である水中ポンプ４５は、１分当たり６１００リットルの水をポンピングするように下部貯水槽４３に設置されることによって、下部貯水槽４３の水を上部貯水槽４１にフィードバックさせ、これを通じて貯蔵された水が上部貯水槽４１から下部貯水槽４３に循環する。

このために、予備設備である水中ポンプ４５には、下部貯水槽４３から上部貯水槽４１につながる復帰ライン４７が設置される。特に、前記復帰ライン４７には、上部貯水槽４１の水が下部貯水槽４３に降りてこないようにチェック弁４７−１が設置される。

図示のように、内部電力発電機６０は、約３５０Ｋｗの電気供給容量を有する第１発電機６１からなり、電気供給のための動力は、トランスミッションユニット２０の発電機連結器２５中の第４回転軸２９から伝達される。また、前記第１発電機６１にはクーリングファン６１Ａが備えられることによって、内部の熱上昇が防止される。

本実施例において、第１、第２、第３及び第４発電機６１，７１，７２，７３は設備フレーム１００に設置される。特に、前記第１発電機６１が生成した電力は、速度制御ポンプ３１、遮断弁３３、水中ポンプ４５、及びクーリングファン６１Ａ，７１Ａ，７２Ａ，７３Ａに供給される。第１発電機６１の電力供給は、内蔵設備パワーパネル６０−１を介して行われ得、内蔵設備パワーパネル６０−１は、制御パネル１０−１によって制御され、残る電気はＵＰＳ／蓄電池に充電され得る。また、前記第２、第３及び第４発電機７１，７２，７３が生成した電力は、建物内の設備装置や外部電力設備に供給される。第２、第３及び第４発電機７１，７２，７３の電力供給は、外部設備パワーパネル７０−１を介して行われ得、外部設備パワーパネル７０−１は、制御パネル１０−１によって制御され得る。上部貯水槽の消尽された水を満たすために、バイパスモジュールを解除して上部貯水槽に流入するようにする。

次いで、ローダー２１の回転は、第１ベベルギヤ２３Ａを持続的に回転させ、第１ベベルギヤ２３Ａの回転は、これに噛み合った第２ベベルギヤ２３Ｂに持続的に伝達されることによって、第１、第２、第３及び第４回転軸２６，２７，２８，２９も持続的に回転し、第１、第２、第３及び第４回転軸２６，２７，２８，２９の回転は、第１、第２、第３及び第４発電機６１，７１，７２，７３の電気供給を持続することによって、超回転モータ１１の稼動中断状態で水車の回転速度制御ポンプは起動が持続されてＵＰＳ／蓄電池の電気供給に切り換わる。

Claims (3)

1. 水を貯蔵する上部貯水槽と、
   前記上部貯水槽から落下した水を貯蔵する下部貯水槽と、
   前記上部貯水槽から落下する水を加圧して噴出させる圧力チャンバと、
   前記噴出された水により回転する水車及び蓄電器によって駆動されるように形成される発電機と、
   前記上部貯水槽を満たしてからバイパスラインを介してバイパスされる水と、外部からピット室の流入ラインを介して供給される水とを用いて電力を生産して前記蓄電器を充電させる予備発電設備と、
   前記蓄電器によって駆動され、前記下部貯水槽の水を前記上部貯水槽にポンピングするように形成されるポンプと、を含み、
   前記発電機は、
   生産された電力をシステムの内部装置に供給する内部電力発電機と、
   生産された電力をシステムの外部に供給する外部電力発電機と、を含むことを特徴とする、発電システム。
2. 前記発電機は、
   前記蓄電器から電力が供給されて駆動される超回転モータと、
   前記超回転モータ及び前記水車によって駆動されるように形成され、前記内部電力発電機及び外部電力発電機の回転軸と噛み合って回転する出力軸とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の発電システム。
3. 前記超回転モータは、前記出力軸が一定の回転速度以下であるときに駆動されるように形成されることを特徴とする、請求項２に記載の発電システム。