KR101058616B1 - 수압 발전 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수압 발전 장치 및 그 방법에 관한 것으로,

구조물을 수상에 위치하여 설치토록 하되 본체(10)는 통형으로 구성하고 하부에서부터 물 유입구(22)가 구성되는 하부수실(20), 상기 하부수실(20)에서 상부수실(40)로 물을 안내하는 이동로(30), 상기 이동로(30) 상측에 구성되는 상부수실(40), 상기 상부수실(40) 상측에 발전설비가 구성되는 기관실(50)을 순차적으로 구성하고, 상기 하부수실(20)에서 상부수실(40) 사이의 이동로(30)에는 다수의 팬(32)이 구성된 회전축(34)을 구성하되 이동로(30)에서 발생하는 수압에 의해 회전축(34)은 회전하게 되고 이로 인해 회전축(34)의 회전력으로 상기 발전설비에서 전기를 발생하게 구성하여, 댐 내부 및 호수 등에 설치하여 수로가 필요치 않을 뿐만 아니라 담수량을 소실시키지 않고도 발전을 할 수 있고, 하부물을 상부로 배출함으로 물의 순환 및 용존산소의 함량을 높일 수 있는 장치 및 그 발전 방법을 제공한다.

수압, 발전

Description

수압 발전 장치 및 그 방법{Hydraulic pressure generator and that method}

본 발명은 수압을 이용하여 전기를 발전시키는 장치 및 방법에 관한 것으로,

담수량이 많은 댐 또는 호수, 바다에 설치되는 장치를 구성하여 장치 내부에서 외부로 유입되고 배출되는 물의 수압을 이용하여 전기를 발생하는 장치에 관한 것이다.

본 발명과 관련된 이용한 기술을 살펴보면 출원번호 10-1994-0013575는 대기압과 진공 중에 수압실험 발전장치에 관한 것으로 수조의 중앙에 압력수로를 설치하여 그 압력수로내의 물을 진공 중에 대기압과 진공중의 수압으로 위치수두가 높여지도록 함으로서 물의 상승작용이 이루어지면서 펌프로 가동하여 수차로 낙하되어 동력을 얻을 수 있게 한 것으로 상기 기술은 수압을 이용하기는 하나 최종적으로 물이 낙하하는 낙하력을 이용하여 발전을 하는 기술에 관한 것이다.

출원번호 10-2007-0103545는 입구와 출구가 분리되고, 입구와 출구를 연결하는 수중통로가 구비된 몸체의 내부에 설치되는 발전기와 수중통로의 입구 측에 설 치되어 유입되는 물의 압력에 의하여 회전하고 발생된 회전력을 상기 발전기에 전달하는 유압모터와 전기를 사용하여 회전하는 전기구동모터, 수중통로의 출구 측에 설치되어 전기구동모터에 의하여 회전하는 회전날개로 구성되어 수압을 이용하여 발전을 하는 것에 관한 것이고, 출원번호 10-2008-0001108은 집수장에서 최종 도착지인 배수지로 가는 배관의 적정 지점에 수압을 가진 물의 이동 에너지 을 이용하여 물의 흐름을 회전시킬 수 있는 장치를 배치하고 회전체를 설치하여 회전 에너지 을 구동하고 그 에너지를 전기에너지로 변환시키는 발전 방법에 관한 것으로서 상기 기술들은 수로를 이용하여 수로를 이동하는 물의 압을 이용하여 발전하는 기술이다.

상기와 같은 기술들은 통상의 댐의 수로 등에 사용하기에 적합하고 기술적 구조 상 댐 또는 호수, 바다의 내부 설치하여 사용하는 것은 불가능 한 기술이다. 또한 수로를 이용하여 댐과 호수의 물을 외부로 유출시켜야지만 발전이 가능하고, 수질 개선 등의 환경적인 측면과는 거리가 있는 기술이라 하겠다.

이에 본 발명은 상기의 단점을 일소키 위해 창안한 것으로,

현재 물 부족에 의한 어려운 현실에 부합하게 댐과 호수 등에 설치할 시 발전을 위하여 별도의 물 외부유출통로(수로)가 없어 댐과 호수 내부의 수량의 감소가 없이도 발전할 수 있도록 하여 용수의 보존 능력을 높이고, 댐과 호수 등 내부 에 설치하여 수질의 개선의 도움을 줄 수 있도록 친환경적인 구조로 발전할 수 있는 장치를 제공하는 것에 그 기술적과제를 두고 창안하였다.

이에 본 발명에서는 댐 또는 호수의 바닥에 고정 설치되는 본체를 구성하고, 상기 본체는 하부에서부터 물 유입구가 구성되는 하부수실, 상기 하부수실에서 상부수실로 물을 안내하는 이동로, 이동로 상측에 구성되는 상부수실, 상기 상부수실 상측에 기관실을 순차적으로 구성하되, 상기 이동로에는 다수의 팬이 연결 구성되는 회전축이 구성되되 상기 기관실의 발전기에 연장되어 이동로에서 발생하는 수압에 의해 발생하는 회전축의 회전력으로 전기를 발생토록 하고,

상부수실에는 메인펌프에 의해 상부수실의 물을 밖으로 돌출시키는 배수관을 구성하여 상기 메인펌프에 의해 상부수실의 물을 본체의 밖으로 배출하면 하부수실에서 상부수실로 인입되는 물의 수압에 의해 이동로의 회전축이 회전하고, 회전력에 의해 발전기에서 전기가 발전되도록 하였다.

따라서 본 발명 장치로 댐 내부 및 호수 등에 설치하여 수로가 필요치 않을 뿐만 아니라 담수량을 소실시키지 않고도 발전을 할 수 있고, 하부물을 상부로 배출함으로 물의 순환 및 용존산소의 함량을 높일 수 도 있게 함으로서 본 발명의 과제를 해결코자 하였다.

본 발명에 따르는 발전 장치에 의하면, 댐이나 호수의 내부에 발전 장치를 설치하도록 하여 물의 위치에너지를 이용하는 기존의 시설과 같은 대형의 댐, 수로 등의 시공이 필요 없고, 설치에 따르는 장소의 제약이 없으며, 담수량을 소실시키지 않고도 발전을 할 수 있는 장점이 있다.

또한 장치의 비가동 시에는 발전 장치 내부로 사람이나, 장비가 직접 투입될 수 있도록 하여 유지, 관리가 매우 용이하며, 수중에 설치되는 다양한 시설 구조물과 연계 설치되어 자체 전력의 공급이나, 전력의 목적 등 다양하게 응용되어질 수 있는 특징이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 보다 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전 장치를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전 장치를 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 발전 장치를 응응한 시설물의 형태를 나타낸 단면도이다.

본 발명에 따른 수중 발전 장치에 따르면 수중에 설치되어 하부 일측에 내부의 하부수실(20)로 물을 유입시키도록 하는 유입구(22)를 구비하는 본체(10)와, 상기 본체(10)의 상부에 형성되어 유입구(22)로 투입된 하부수실(20)의 물을 이동 로(30)를 통해 끌어올려 체류시키도록 하는 상부수실(40)과, 상기 이동로(30)에 설치되어 물의 흐름에 의해 회전하여 중앙에 결합되어 상부로 이어지는 회전축(34)을 회전시키도록 하는 다수의 팬(32)과, 상기 상부수실(40)의 상부에 형성되는 기관실(50)의 내부에 설치되어 상기 상부수실(40)에서 본체(10) 외부로 이어지는 배수관(42)을 연결하여 물을 배출시킴으로서, 수압 발생에 의해 이동로(30)로 물이 흐르도록 하는 메인펌프(52) 및 하부에서 이어지는 상기 회전축(34)의 회전을 공급받아 전기를 발생시키도록 하는 발전기(54)로 구성되어진다.

또한 본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 수중에 설치되어 하부 일측에 내부의 하부수실(20)로 물을 유입시키도록 하는 유입구(22)를 구비하는 본체(10)와, 상기 본체(10)의 상부에 형성되어 유입구(22)로 투입된 하부수실(20)의 물을 이동로(30)를 통해 끌어올려 체류시키도록 하는 상부수실(40)과, 상기 이동로(30)에 설치되어 물의 흐름에 의해 회전하여 중앙에 결합되어 상부로 이어지는 회전축(34)을 회전시키도록 하는 다수의 팬(32)과, 상기 상부수실(40)의 상부에 형성되는 기관실(50)의 내부에 설치되어 상기 상부수실(40)에서 본체(10) 외부로 이어지는 배수관(42)을 연결하여 물을 배출시킴으로서, 수압 발생에 의해 이동로(30)로 물이 흐르도록 하는 메인펌프(52) 및 하부에서 이어지는 상기 회전축(34)의 회전을 공급받아 전기를 발생시키도록 하는 발전기(54)로 구성된 발전 장치(1)를 저수지나, 댐에 설치하여 전기를 발전시키는 방법을 제공한다.

상기 본체(10)는 콘크리트나, 강재 등의 강성 재료로 이루어지는 외벽에 의해 내부 공간을 형성하는 통 형태로 구성되어 호수나 댐의 바닥이나 해저 지면에 설치가 되어 진다.

상기 본체(10) 내부는 상하로 다수의 층을 형성하도록 하여 하부 일측에는 외부로부터 물을 유입할 수 있도록 하는 유입구(22)를 형성하고, 상기 유입구(22)로 유입된 물을 체류시키는 공간인 하부수실(20)을 형성한다.

상기 하부수실(20)의 상부에는 본체(10)의 하부로 유입된 물을 상부로 이동시킬 수 있도록 하는 이동로(30)가 구비되고, 상기 이동로(30)의 상부에는 하부의 하부수실(20)과 연통되어 이어져 물이 체류될 수 있도록 하는 상부수실(40)을 형성한다.

상기 본체(10) 내부의 최상부에는 상기 상부수실(40)의 상부로 구획되어 물의 유입이 차단되는 기관실(50)이 구비된다.

그리고 상기 상부수실(40)의 내부에서 본체(10) 외부로 이어지도록 구비되는 배수관(42)을 구비하고, 상기 기관실(50)의 내부에서 상기 배수관(42)의 일측을 연결하여 상부수실(40)의 물을 본체(10) 외부로 배출시키도록 하는 메인펌프(52)를 구비한다.

그리고 상기 하부수실(20)과, 상부수실(40)을 연결하는 이동로(30)의 내부에는 물의 흐름에 의해 회전하는 다수의 팬(32)과, 상기 팬(32)의 중앙을 축 결합하여 일단이 본체(10) 상부의 기관실(50)로 이어지도록 구성되는 회전축(34)을 구비한다.

그리고 상기 기관실(50)에는 상부로 이어진 회전축(34)의 끝단을 연결하여 전기를 발생시키도록 하는 발전기(54)를 구비한다.

이하 상기한 구성에 따르는 발전 장치(1)의 작용을 살펴보면, 도시한바와 같이 댐이나 저수지의 수중에 본체(10)를 설치하여 하부에 형성된 유입구(22)로 물이 투입되어지도록 하고, 본체(10) 내부의 압력을 조절하여 상부수실(40)로 물이 채워지도록 한다.

이 상태에서 상기 메인펌프(52)를 가동하여 상부수실(40)에 체류되는 물을 본체(10) 외부로 배출시켜 하부수실(20)에서 이어지는 이동로(30)로 물이 통과되도록 하며, 이러한 물의 흐름에 의해 상기 이동로(30) 내부에 설치된 팬(32)이 회전하여 발전기(54)를 가동시키도록 하는 것이다.

따라서 상기한 본 발명의 작용에 의하면, 저수지나 댐의 물을 외부로 소실시키지 않고 전기를 생산할 수 있도록 하여 담수량을 소실시키지 않고도 발전을 할 수 있고, 하부의 유입구(22)로 유입한 물을 상부로 배출함으로 물의 순환 및 용존산소의 함량을 높일 수 도 있게 하는 효과가 발생된다.

상기에서 기관실(50)의 내부에 상부수실(40)의 물을 외부로 배출시키도록 하는 메인펌프(52)를 다수 개를 설치하여 본체(10)의 이동로(30)를 통과하는 물을 속도를 증가시켜 전력 생산량을 높일 수 있도록 구성 가능하다.

그리고 상술한 구성의 수압 발전 장치는 도 2에서 보는바와 같이, 본체(10) 하부의 하부수실(20)에서 본체(10) 외부로 이어지는 보조배수관(142)과, 상기 기관실(50)에서 상기 보조배수관(142)의 일측을 연결하여 본체(10) 외부로 물을 배출하도록 하는 보조펌프(152)를 더 구비하고, 상기 본체(10) 하부에 형성된 유입구(22)의 내측을 개폐시키도록 하는 갑문(24)을 형성하여, 본체(10) 내부의 유지 및 보수 작업이 필요할 시, 상기 갑문(24)을 닫고, 보조펌프(152)를 가동하여 본체(10) 내부의 물을 완전히 배출시키도록 함으로써, 본체(10)의 하부로 인력이나, 장비가 직접 투입되어 필요한 작업을 수행할 수 있도록 구성될 수 있다.

또한, 도 3에서 보는바와 같이 수중에 설치될 수 있는 해양 연구용 또는 해양 레저용 시설 구조물(100)의 하부에 상기한 구성의 발전 장치(1)를 다수 설치하여, 상기한 시설 구조물(100)의 자체 전력을 공급하거나, 전기를 지상으로 공급하는 형태로 응용이 가능할 것이며, 상기 시설 구조물(100)에 환기구(110)와, 지상과 배로 왕래 할 수 있도록 하는 선착장(142) 등을 설치하여 시설 구조물의 접근성을 보다 높일 수 있도록 함이 바람직하다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전 장치를 나타낸 단면도

도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전 장치를 나타낸 단면도

도 3은 본 발명에 따른 발전 장치를 응응한 시설물의 형태를 나타낸 단면도

(도면 주요부호에 대한 설명)

1: 발전 장치 10: 본체 20: 하부수실

22: 유입구 30: 이동로 32: 팬

34: 회전축 40: 상부수실 42: 배수관

50: 기관실 52: 메인펌프 54: 발전기

G: 기어장치 24: 갑문 100: 시설구조물

142: 보조배수관 152: 보조펌프

Claims (5)

1. 수중에 설치되어 하부 일측에 내부의 하부 수실로 물을 유입시키도록 하는 유입구를 구비하는 본체와, 상기 본체의 상부에 형성되어 유입구로 투입된 하부 수실의 물을 이동로를 통해 끌어올려 체류시키도록 하는 상부 수실과, 상기 이동로에 설치되어 물의 흐름에 의해 회전하여 중앙에 결합되어 상부로 이어지는 회전축을 회전시키도록 하는 다수의 팬과, 상기 상부 수실의 상부에 형성되는 기관실의 내부에 설치되어 상기 상부 수실에서 본체 외부로 이어지는 배수관을 연결하여 물을 배출시킴으로서, 수압 발생에 의해 이동로로 물이 흐르도록 하는 메인펌프 및 하부에서 이어지는 상기 회전축의 회전을 공급받아 전기를 발생시키도록 하는 발전기로 구성되는 것을 특징으로 하는 수압 발전 장치
2. 제 1항에 있어서,

   상기 유입구의 입구측을 개폐시켜 물의 유입을 차단시킬 수 있도록 하는 개폐문과, 상기 하부 수실에서 본체 외부로 이어지는 배수관을 연결하여 본체 전체 내부의 물을 외부로 배출시키도록 하는 보조펌프가 구비되는 것을 특징으로 하는 수압 발전 장치
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 메인펌프는 적어도 1개 이상의 다수로 설치되는 것을 특징으로 하는 수압 발전 장치
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 회전축의 상부 끝단을 발전기에 연결 시 상기 회전축의 회전을 수평 방향으로 전환하여 발전기로 공급하도록 하는 기어장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 수압 발전 장치
5. 수중에 설치되어 하부 일측에 내부의 하부 수실로 물을 유입시키도록 하는 유입구를 구비하는 본체와, 상기 본체의 상부에 형성되어 유입구로 투입된 하부 수실의 물을 이동록를 통해 끌어올려 체류시키도록 하는 상부 수실과, 상기 이동로에 설치되어 물의 흐름에 의해 회전하여 중앙에 결합되어 상부로 이어지는 회전축을 회전시키도록 하는 다수의 팬과, 상기 상부 수실의 상부에 형성되는 기관실의 내부에 설치되어 상기 상부 수실에서 본체 외부로 이어지는 배수관을 연결하여 물을 배출시킴으로서, 수압 발생에 의해 이동로로 물이 흐르도록 하는 메인펌프 및 하부에서 이어지는 상기 회전축의 회전을 공급받아 전기를 발생시키는 발전기로 구성되는 발전장치에 의한 발전 방법

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