KR101087540B1 - The generation of mini waterpower with siphon - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기존의 소수력 발전 시스템이 유수의 낙차속도가 더디거나 잦은 고장으로 인해 전기에너지 축적율이 낮은 문제점을 개선하고자, 흡입관, 제1 사이펀관, 제2 사이펀관, 연통관, 소수력 발전기, 전력제어부로 구성됨으로서, 저낙차 위치를 갖는 하천의 하천 평지 또는 저수지 뿐만 아니라, 높은 곳에 위치한 하수처리저수조 및 지하철 저수조에 손쉽게 설치하여 전력 필요 시설물에 필요한 전원을 공급시킬 수 있고, 부압발생이 기존보다 120%정도 증가되어 배수속도가 현저하게 증대되고, 이로 인한 전기에너지 축적율이 높아지는 사이펀을 이용한 소수력 발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to improve the problem that the existing hydrophobic power generation system is low electric energy accumulation rate due to the slow run-down or frequent failure of flowing water, suction tube, first siphon tube, second siphon tube, communication tube, hydropower generator, power control unit As it consists of, it can be easily installed in sewage treatment reservoir and subway reservoir in high place as well as river flat or reservoir of river with low drop location, and it can supply power for facilities that require power, and the negative pressure generation is 120% The purpose of the present invention is to provide a hydrophobic power generation apparatus using a siphon which increases the degree and the drainage speed is significantly increased, thereby increasing the electrical energy accumulation rate.

흡입관, 사이펀관, 소수력발전기 Suction tube, siphon tube, hydro power generator

Description

사이펀을 이용한 소수력 발전장치{THE GENERATION OF MINI WATERPOWER WITH SIPHON}Hydropower Generator Using Siphons {THE GENERATION OF MINI WATERPOWER WITH SIPHON}

본 발명은 저수지, 하수처리저수조, 지하철 저수조와 같은 유수 저장소에 사이펀관을 통한 소수력 발전을 하여 하천수 등을 주변 전력 필요 시설물의 동력원으으로 사용할 수 있는 사이펀을 이용한 소수력 발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrophobic power generation apparatus using a siphon that can use river water as a power source of surrounding electric power facilities by generating hydrophobic power through a siphon pipe in a reservoir such as a reservoir, a sewage treatment reservoir, and a subway reservoir.

일반적으로 대한민국은 매년 화력(무연탄), 수력, 조력, 원자력 등을 에너지원으로 사용하고 있으며, 대체 에너지 개발에도 불구하고 에너지 자원 부존 국가 중 하나에 해당한다.In general, South Korea uses coal (anthracite), hydro, tidal, and nuclear energy as its energy sources every year, and despite the development of alternative energy, it is one of the countries with no energy resources.

예컨대, 약 15억톤(3천kcal 이상 열량 기준)의 무연탄이 매장되어 있다고 보고되고 있으며, 그러한 무연탄의 이용가능 매장량은 약 7억톤(강원도 영월, 정선 지역에 70% 매장)으로서, 1988년 생산량 2천 4백만톤 이후 가정용 연료/난방 방법의 변화에 따라 생산량 급감되고 있으며, 그러한 무연탄 자체도 비교적 열량이 낮아 산업용이나 발전용으로 적합지 않은 상태이다.For example, it is reported that about 1.5 billion tons of anthracite is stored (about 300 calories or more), and the available reserves of such anthracite are about 700 million tons (70% in Yeongwol, Gangwon-do, Korea). After 14 million tonnes, production has dropped dramatically due to changes in domestic fuel / heating methods, and such anthracite itself has relatively low calories and is not suitable for industrial or power generation use.

또한, 수력의 경우에는 양수발전 등을 포함하여 대략 600만kW가 활용 가능하나, 이미 309만 3천kW 이상이 개발되어 사용 중이므로, 앞으로 활용 가능량은 대략 289만kW(원자력발전소 3기 발전량에도 못 미침)로 추정하고 있다.In addition, in the case of hydropower, approximately 6 million kW is available, including pumped power generation, but since 3093,000 kW is already being developed and used, the available capacity is about 2.89 million kW (not even the generation of three nuclear power plants) Presumably).

또한, 조력의 경우에는 서해안 일부 지역에서 170만kW가 사용 가능한 것으로 추정하고 있으나, 역시 용량이 너무 적고 경제성이 약한 단점이 있다.In the case of tidal, it is estimated that 1.7 million kW can be used in some parts of the west coast, but there are also disadvantages in that the capacity is too small and the economy is weak.

또한, 원자력의 경우에는 연료를 수입에 의존하고 있고, 비록 옥천 지역 등지에서 약 5만톤 정도의 우라늄을 보유하고 있지만, 그 우라늄-235의 함량이 0.03%인 저품위 광이어서 아직은 경제성이 없는 상태이다.In addition, nuclear power relies on imports of fuel, and although it has about 50,000 tons of uranium in the Okcheon area, etc., the uranium-235 content is 0.03%, which is not economical yet.

또한, 하천 주위에는 가로등 등과 같이 복수개의 전력 필요 시설물이 상용전력을 공급받도록 배선된 상태로 세워져서, 저녁시간 대에 조명장치로서 사용되고 있으며, 도시 미화 차원과 에너지 절약 차원에서 이해 상충된 상태로 에너지가 소비되고 있는 상태이다.In addition, around the river, a plurality of power-required facilities, such as street lights, are erected to receive commercial power, and are used as lighting devices in the evening hours. Is being consumed.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 종래 기술로, 대한민국 공고실용신안공보 제1993-0008538호에 개시된 댐의 수문설비를 이용한 소수력 발전장치는 저수댐에 설치되어 있는 수문에 소수차 발전기를 설치하여 댐에서 방수되는 물을 이용하여 전력을 얻고자 하였다.In order to solve this problem, in the prior art, the small hydroelectric power generation apparatus using the hydrological equipment of the dam disclosed in the Republic of Korea Utility Model Publication No. 199-0008538 is installed in the water gate installed in the reservoir dam to install a minority generator to waterproof the dam The water was used to obtain power.

그러나, 상기 댐의 수문설비를 이용한 소수력 발전장치는 기존의 댐에서 수문을 열 때 발생하는 고속의 유량의 힘을 이용하는 방식으로서, 반드시 댐의 수문 또는 그와 유사한 고속 유동 환경에만 사용되어, 범용성이 매우 떨어지며, 댐이나 수문설비 등이 없는 도심 또는 농촌의 일반적인 하천, 강에 설치되어 사용하기 어려운 단점이 있었다.However, the hydropower generator using the hydrological facilities of the dam is a method of using the high-speed flow force generated when opening the hydrology in the existing dam, it is necessarily used only in the hydrological or similar high-speed flow environment of the dam, It is very difficult to install in rivers, rivers, rivers, rivers, towns, and villages, where there are no dams or hydrological facilities.

또한, 종래 소수력 발전장치는 저수지 등과 같이 넓은 지역에 분포되어 있던 물이 상대적으로 좁은 사이펀의 입구로 들어가기 전에 소용돌이치며 흐르게 되기 때문에 물의 와류현상에 의해 물의 흐름이 원활하게 이루어지지 않게 됨에 따라 종래의 여수로의 경우 그 기능을 제대로 수행하지 못하는 문제점이 있었다.In addition, in the conventional hydroelectric power generation apparatus, since water distributed in a large area such as a reservoir flows in a swirl state before entering a relatively narrow siphon inlet, the water flow does not flow smoothly due to the vortex of water. In the case of that there was a problem that does not perform properly.

또한, 별도의 공기배출수단을 구비하여도 부압이 발생되지 않아, 높은 곳에서 낮은 곳으로, 낙차되는 유수의 배출속도가 더디거나 잦은 고장이 발생되는 문제점이 있었다.In addition, even when a separate air discharge means is provided that no negative pressure is generated, there is a problem that the discharge speed of the flowing water is slow or frequent failure occurs from a high place to a low place.

상기의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 저낙차 위치를 갖는 하천의 하천 평지 또는 저수지 뿐만 아니라, 높은 곳에 위치한 하수처리저수조 및 지하철 저수조에 손쉽게 설치하여 전력 필요 시설물에 필요한 전원을 공급시킬 수 있고, 부압발생이 기존보다 120%정도 증가되어 배수속도가 현저하게 증대되고, 이로 인한 전기에너지 축적율이 높아지는 사이펀을 이용한 소수력 발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, in the present invention, as well as the river flat or reservoir of the river having a low drop position, it can be easily installed in the sewage treatment reservoir and subway reservoir located in high places to supply the power required for the power required facilities, It is an object of the present invention to provide a hydrophobic power generation apparatus using a siphon, in which the negative pressure generation is increased by about 120% and the drainage speed is remarkably increased, thereby increasing the electrical energy accumulation rate.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 사이펀을 이용한 소수력 발전장치는,In order to achieve the above object, the hydrophobic power generation apparatus using a siphon according to the present invention,

유수 저장소(저수지, 하수처리저수조, 지하철 저수조)의 상단 및 하단에 연결되고, 하향방향으로 절곡되어 유수를 흡입하는 흡입관과,A suction pipe connected to an upper end and a lower end of an oil reservoir (reservoir, a sewage treatment tank, a subway reservoir), and bent downward to suck the water;

그 흡입관의 후단에 연통된 상태로 경사진 콘크리트 보에 설치되어 흡입관에서 흡입된 물을 제2 사이펀관으로 이송시키는 제1 사이펀관과,A first siphon tube installed on the inclined concrete beam in communication with the rear end of the suction tube to transfer the water sucked from the suction tube to the second siphon tube;

그 제1 사이펀관의 후단에 연통된 상태로 경사진 콘크리트 보에 설치되어 흡입관에서 흡입된 물을 소수력 발전기로 이송시키는 제2 사이펀관과,A second siphon tube installed on the inclined concrete beam in communication with the rear end of the first siphon tube to transfer the water sucked from the suction tube to the hydrophobic generator;

그 제2 사이펀관의 후단에 덕트 플랜지를 결합시켜 연결되고, 덕트의 내부에서 수차를 회전시킴에 따라 제2 사이펀관으로부터 유입되는 유수의 유속에 비례한 발전량을 갖는 소수력 발전기와;A hydrophobic power generator connected to the rear end of the second siphon pipe by coupling a duct flange and having a power generation amount proportional to the flow rate of the flowing water flowing from the second siphon pipe as the aberration is rotated in the duct;

상기 소수력 발전기로부터 출력되는 발전전력을 축전지 연결포트를 통해 병렬로 접속된 복수개의 전력축전지 및 보조축전지에 충전하여 만든 축전전력과, 외부전원으로부터 공급되는 상용전력 중 어느 하나에 해당하는 선택전력을 전용 전선 배선을 통해 전력 요구 시설물로 공급하도록 전기회로적으로 구성된 전력제어부로 구성됨으로서 달성된다.Dedicated power generated by charging the generated power output from the small hydro power generator to a plurality of power storage batteries and auxiliary storage batteries connected in parallel through the battery connection port, and selected power corresponding to any one of commercial power supplied from an external power source. This is accomplished by the construction of a power control unit that is electrically circuitd to supply the power demanding facilities through wire wiring.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 저낙차 위치를 갖는 하천의 하천 평지 또는 저수지 뿐만 아니라, 높은 곳에 위치한 하수처리저수조 및 지하철 저수조에 손쉽게 설치하여 전력 필요 시설물에 필요한 전원을 공급시킬 수 있고, 부압발생이 기존보다 120%정도 증가되어 배수속도가 현저하게 증대되고, 이로 인한 전기에너지 축적율이 높아지는 효과가 있다.As described above, in the present invention, as well as the river flat or reservoir of the river having a low drop position, it can be easily installed in the sewage treatment reservoir and subway reservoir located in the high place to supply the power required for power facilities, negative pressure generation This is increased by about 120% than the existing, the drainage speed is significantly increased, thereby increasing the electrical energy accumulation rate.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 저수지(1)에 설치된 사이펀을 이용한 소수력 발전장치의 구성요소를 도시한 설치 구성도에 관한 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 하수처리조(2)에 설치된 사이펀을 이용한 소수력 발전장치의 구성요소를 도시한 설치 구성도에 관한 것으로, 이는 흡입관(10), 제1사이펀관(20), 제2사이펀관(30), 연통관(40), 소수력 발전기(50), 전력제어부(60)로 구성된다.1 relates to an installation diagram showing components of a hydrophobic power generation apparatus using a siphon installed in a reservoir 1 according to the present invention, and FIG. 2 uses a siphon installed in a sewage treatment tank 2 according to the present invention. The installation diagram showing the components of the hydro-power generator, which relates to the suction pipe 10, the first siphon tube 20, the second siphon tube 30, the communication tube 40, the hydrophobic generator 50, electric power It consists of the control part 60.

상기 흡입관(10)은 유수 저장소(저수지, 하수처리저수조, 지하철 저수조)의 상단 및 하단에 연결되고, 하향방향으로 절곡되어 유수를 흡입하는 곳으로, 이는 원통형으로 성형 제작하여 제공하고 있으나, 유수 저수조의 형태 및 물의 저장량, 시공 편의성 등에 따라 그 형상이 변경될 수 있다.The suction pipe 10 is connected to the top and bottom of the oil reservoir (reservoir, sewage treatment tank, subway reservoir), and is bent in a downward direction to suck the water, which is formed and provided in a cylindrical shape, the water reservoir The shape and shape can be changed according to the shape and storage amount of water, ease of construction and the like.

본 발명에 따른 흡입관(10)은 그 외주면 표면 둘레를 따라 흡입되는 유수의 와류현상을 해소하기 위한 다수의 메쉬망(11)이 형성된다.The suction pipe 10 according to the present invention is formed with a plurality of mesh nets 11 for solving the vortex of the flowing water sucked along the circumference of the outer peripheral surface.

즉, 유수 저수조의 넓은 지역에 분포되어 있던 물이 상대적으로 좁은 흡입관으로 들어가는 과정에서 소용돌이치며 회전하는 현상인 와류현상을 다수의 메쉬망이 외주면에 형성된 입구관을 흡입관의 선단에 연통하여 흡입관과 더불어 유수 저수조의 유수를 유입하게 됨으로써, 해소할 수가 있다.In other words, the vortex phenomenon, which is a phenomenon in which water distributed in a large area of the water reservoir enters a relatively narrow suction tube and swirls and rotates, communicates with the suction tube by connecting the inlet tube formed on the outer circumferential surface of the mesh with the tip of the suction tube. Inflow of the flowing water from the oil and water reservoir can be eliminated.

또한, 메쉬망(11)을 통해 유입되는 유수에 기포가 자연적으로 발생됨으로서, 유입되는 유수와 함께 생성되는 기포로 인해 부압이 증가되어 유수 배수속도가 현저하게 증대될 수가 있다.In addition, since bubbles are naturally generated in the flowing water flowing through the mesh network 11, the negative pressure is increased due to the bubbles generated together with the flowing flowing water, so that the running water drainage speed may be significantly increased.

상기 제1사이펀관(20)은 흡입관의 후단에 연통된 상태로 경사진 콘크리트 보에 설치되어 흡입관에서 흡입된 물을 제2 사이펀관으로 이송시키는 곳으로, 이는 유수 저수조의 물의 한계수위(A)에 도달할 경우 제1사이펀관은 유수로 채워지게 되 고, 베르누이방정식의 에너지보존법칙을 이용한 사이펀현상에 의해 유수 저수조의 유수를 제2사이펀관으로 흘러보내게 된다.The first siphon pipe 20 is installed on the inclined concrete beam in communication with the rear end of the suction pipe to transfer the water sucked from the suction pipe to the second siphon pipe, which is the limit level (A) of the water in the oil reservoir When the first siphon tube is reached, the first siphon tube is filled with flowing water, and the flow of the water reservoir is flowed into the second siphon tube by the siphon phenomenon using the energy conservation law of Bernoulli's equation.

이러한 제1사이펀관(20)은 단일 크기로 성형 제작하여 콘크리트 보의 경사진 내면에 설치하여도 무방하나, 시공현장으로의 이동 및 시공에 따른 편의성 등을 위하여 다수의 제1사이펀관을 연결하여 사용하는 것이 좋다.The first siphon tube 20 may be molded into a single size and installed on the inclined inner surface of the concrete beam. However, the first siphon tube 20 may be connected to a plurality of first siphon tubes for ease of movement and construction. It is good to use.

여기서, 콘크리트 보는 유수의 속도 유량을 조절하는데 사용하도록 하천 수로, 하수처리 수로, 지하철 저수용 수로 등에 설치되어 수로의 흐름방향에 수직한 방향으로 설치된다.Here, the concrete beam is installed in a river channel, a sewage treatment channel, a subway reservoir, and the like so as to be used to adjust the speed flow rate of the flowing water, and is installed in a direction perpendicular to the flow direction of the channel.

상기 제2사이펀관(30)은 제1 사이펀관의 후단에 연통된 상태로 경사진 콘크리트 보에 설치되어 제1 사이펀관을 통해 유입된 물을 연통관으로 이송시키는 곳으로, 이는 유수 저수조의 물의 한계수위(A)에 도달할 경우 제2사이펀관은 유수로 채워지게 되고, 베르누이방정식의 에너지보존법칙을 이용한 사이펀현상에 의해 유수 저수조의 유수를 연통관으로 흘러보내게 된다.The second siphon pipe 30 is installed on the inclined concrete beam in communication with the rear end of the first siphon pipe to transfer the water introduced through the first siphon pipe to the communication pipe, which is the limit of the water of the reservoir tank When the water level (A) is reached, the second siphon tube is filled with running water, and the flow of the running water reservoir is flowed into the communication tube by the siphon phenomenon using the energy conservation law of Bernoulli's equation.

이러한 제2사이펀관(30)은 단일 크기로 성형 제작하여 콘크리트 보의 경사진 내면에 설치하여도 무방하나, 시공현장으로의 이동 및 시공에 따른 편의성 등을 위하여 다수의 제2사이펀관을 연결하여 사용하는 것이 좋다.The second siphon pipe 30 may be molded into a single size and installed on the inclined inner surface of the concrete beam, but by connecting a plurality of second siphon pipes to the construction site and convenience for construction. It is good to use.

그리고, 본 발명에 따른 제2사이펀관(30)은 상단 일측에 유수 저장소의 유수가 상하 이동시 유수의 이동을 제한하기 위해 스톱퍼(43)가 포함되어 구성된다.In addition, the second siphon pipe 30 according to the present invention is configured to include a stopper 43 on the upper side to limit the movement of the flowing water when the flow of the flowing water reservoir up and down.

여기서, 스톱퍼는 유수 저장소의 중단부와 제2 사이펀관의 상단부 사이에 사 각형상의 굴곡을 이루며 형성되고, 유수 저장소에 저장된 유수가 중(中)에서 하(下)로 수위가 낮아질 때, 제1사이펀관과 제2사이펀관으로 흐르는 유수가 더이상 흐르지 않도록 이동을 제한하는 역할을 한다.Here, the stopper is formed in the shape of a square bent between the stop of the water reservoir and the upper end of the second siphon pipe, when the water level stored in the water reservoir is lowered from the middle to the lower, It plays a role of restricting the movement so that the flowing water to the siphon tube and the second siphon tube no longer flows.

상기 연통관(40)은 제2 사이펀관의 후단에 연통된 상태로 경사진 콘크리트 보에 복수개로 설치되어, 제2 사이펀관을 통해 유입된 물을 소수력 발전기로 이송시키는 곳으로, 이는 내부에 다단형의 돌출턱이 형성되고, 하단방향으로 내려올수록 경사진 콘크리트 보에 지지되어 95~170°의 경사각도(θ)를 가지며 소수력 발전기와 연통되도록 형성된다.The communication pipe 40 is installed in a plurality of inclined concrete beams in communication with the rear end of the second siphon pipe, a place to transfer the water introduced through the second siphon pipe to the hydrophobic power generator, which is multi-stage inside Protruding jaw of is formed, is supported by the inclined concrete beams descending toward the lower direction has an inclination angle (θ) of 95 ~ 170 ° and is formed to communicate with the hydrophobic power generator.

여기서, 연통관 내부에 다단형의 돌출턱(41)이 형성되는 이유는 제1사이펀관으로부터 넘어오는 물이 바로 제2사이펀관을 통해 소수력 발전기로 흘러가지않고, 다단형의 돌출턱이 1단 또는 2단으로 부딪혀서 흘러감으로서, 이때 기포가 발생되고, 이로 인해 부압이 증가되어 유수 배수속도가 현저하게 증대될 수가 있다.Here, the reason why the multi-stage protruding jaw 41 is formed in the communication tube is that water flowing from the first siphon tube does not flow directly into the hydrophobic power generator through the second siphon tube, and the multi-stage protruding jaw has one stage or the like. By hitting and flowing in two stages, bubbles are generated at this time, whereby the negative pressure is increased and the running water drainage speed can be significantly increased.

또한, 하단방향으로 내려올수록 경사진 콘크리트 보에 지지되어 95~170°의 경사각도를 가지며 소수력 발전기와 연통되도록 형성되는 이유는 수직기준선으로부터 95°이하의 경사각도에서는 다단형의 돌출턱이 형성되어도 연통관으로 유입된 물이 급강하하여 소수력발전기로 흘러가므로, 기포가 전혀 발생되지 않아 부압이 감소되어 유수 배수속도가 현저히 떨어져, 전기에너지 축적율이 현저히 떨어지는 문제점이 있고,In addition, the lower downward direction is supported by the inclined concrete beam has a slope angle of 95 ~ 170 ° and is formed so as to communicate with the hydro-electric power generator is a multi-stage projecting jaw formed at an angle of inclination of less than 95 ° from the vertical reference line Since the water flowing into the communication pipe drops sharply and flows into the hydro-electric power generator, no bubbles are generated and the negative pressure is reduced, so that the drainage rate of the water flows considerably, and the electrical energy accumulation rate drops significantly.

수직기준선으로부터 170°이상의 경사각도에서는 연통관을 지지하는 콘크리 트 보의 설치 비용이 많이 들고, 유수가 역류하여 연통관을 통해 제2사이펀관과 제1사펀관으로 유입되는 문제점이 있기 때문에 연통관은 하단방향으로 내려올수록 수직기준선으로부터 95~170°의 경사각도(θ)를 가지는 것이 가장 바람직하다.At an angle of inclination of 170 ° or more from the vertical reference line, the installation cost of the concrete beam supporting the communication pipe is high, and the flow of water flows backward and flows into the second siphon pipe and the first sapon pipe through the communication pipe. Most preferably, the angle of inclination θ is 95-170 ° from the vertical reference line.

본 발명에 따른 연통관(40)은 일측에, 유수의 수위에 따라 공기방울(버블)을 발생시켜 유수의 흐름을 제어하는 부압발생관(42)이 길게 장착되어 구성된다.The communication tube 40 according to the present invention is configured on one side of the negative pressure generating tube 42 for generating air bubbles (bubbles) according to the water level to control the flow of the water.

즉, 상기 부압발생관(42)은 유수 저수조에 저장되어 있는 물이 적정수위(B)에서 한계수위(A)로 높아질 경우 공기방울(버블)을 발생시켜 유수의 배출속도를 배가시켜 유수의 흐름을 더욱 활발하게 유도하는 역할을 한다.That is, the negative pressure generating pipe 42 generates air bubbles (bubbles) when the water stored in the oil reservoir is increased from the proper water level (B) to the limit water level (A), thereby doubling the discharge speed of the water and flowing the water. It serves to induce more actively.

이를 위하여 본 발명에서는 상기 부압발생관의 실시예로 도 1에서 나타낸 것과 같이, 부압발생관이 흡입관과 연통관을 가로질러 길다랗게 형성되고, 그 부압발생관의 내부에 공기방울 발생기로서, 원형돌기가 복수개로 돌출되어 형성된다.To this end, in the present invention, as shown in Figure 1 as an embodiment of the negative pressure generating tube, the negative pressure generating tube is formed long across the suction pipe and the communication tube, the inside of the negative pressure generating tube as a bubble generator, the circular projection A plurality of protrusions are formed.

즉, 유수가 부압발생관을 지날때, 원형돌기와 유수의 마찰로 인해, 공기방울(버블)이 발생되고, 이러한 공기방울(버블)을 통해 유수의 배출속도를 배가시켜 유수의 흐름을 더욱 활발하게 유도한다.That is, when the water flows through the negative pressure generating tube, air bubbles (bubbles) are generated due to friction between the circular protrusion and the water, and the flow rate of the water is more active by doubling the discharge speed of the water through the air bubbles (bubbles). Induce.

상기 소수력 발전기(50)는 연통관의 후단에 덕트 플랜지를 결합시켜 연결되고, 덕트의 내부에서 수차를 회전시킴에 따라 제2 사이펀관으로부터 유입되는 유수의 유속에 비례한 발전량을 갖는 곳으로, 이는 도 4에서 도시한 바와 같이, 스크린망(51), 유수개폐부(52), 수차(53), 수차 날개(54)로 구성된다.The hydrophobic power generator 50 is connected to the rear end of the communication pipe by coupling a duct flange, and has a power generation proportional to the flow rate of the flowing water flowing from the second siphon pipe by rotating the aberration in the interior of the duct, which is As shown in FIG. 4, the screen network 51, the water flow opening and closing portion 52, the aberration 53, and the aberration blade 54 are formed.

상기 스크린망(51)은 연통관의 후단에 연결된 덕트 유입구에 설치되어, 유수와 함께 유입된 이물질의 유입을 방지하는 역할을 한다.The screen net 51 is installed at the duct inlet connected to the rear end of the communication pipe, and serves to prevent the inflow of foreign substances introduced with the flowing water.

상기 유수개폐부(52)는 스크린망 후단에 설치되어, 유수의 흐름을 개폐하는 역할을 한다.The running and closing part 52 is installed at the rear end of the screen network, and serves to open and close the flow of running water.

상기 수차(53)는 도 5에서도시한 바와 같이, 연통관의 수로에 복수개로 설치되어 수압으로 회전하고, 발전기를 구동시키는 회전축(53a)과 클러치 베어링으로 결합된다.As shown in FIG. 5, the aberration 53 is installed in a plurality of channels of the communication pipe, rotates with water pressure, and is coupled to the rotary shaft 53a for driving the generator and the clutch bearing.

상기 수차 날개(54)는 수차의 둘레를 따라 설치되고, 연통관의 수로로 유입되는 수압에 의해 회전되어 발전기로 전기에너지를 축적시키는 역할을 한다.The aberration blade 54 is installed along the circumference of the aberration, rotates by the water pressure flowing into the channel of the communication tube serves to accumulate electrical energy to the generator.

즉, 연통관을 통해 덕트내로 유입된 유수가 유수개폐부를 통과하고, 그 통과한 유수는 가이드날개를 타고 흐르게 되며, 이때 가이드날개의 배출구에서 에어가 배출되게 되므로, 가이드날개를 타고 흐르는 유수와 배출구에서 배출된 에어는 가속되며 수차의 날개를 치게 되어 수차가 결합된 회전축을 효과적으로 회전시키게 된다. 이때, 발생되는 회전력에 의해 발전이 이루어지게 된다. That is, the flowing water flowing into the duct through the communication pipe passes through the opening and closing part, and the flowing water flows through the guide wing, and at this time, air is discharged from the discharge port of the guide wing. The discharged air is accelerated and hits the wings of the aberration, thereby effectively rotating the rotation axis combined with the aberration. At this time, power is generated by the generated rotational force.

상기 전력제어부(60)는 소수력 발전기로부터 출력되는 발전전력을 축전지 연결포트를 통해 병렬로 접속된 복수개의 전력축전지 및 보조축전지에 충전하여 만든 축전전력과, 외부전원으로부터 공급되는 상용전력 중 어느 하나에 해당하는 선택전력을 전용 전선 배선을 통해 전력 요구 시설물로 공급하도록 전기회로적으로 구성 된다.The power control unit 60 may be any one of commercial power supplied from an external power source and storage power generated by charging a plurality of power storage batteries and auxiliary batteries connected in parallel through a battery connection port. The electrical circuit is configured to supply the corresponding selected power to the power demanding facility via dedicated wire wiring.

이는 도 3에서 도시한 바와 같이, 발전전력을 축전전력으로 변환 및 공급토록 결합된 충전회로 보호부(61), 축전지연결포트(62), 정전압부(63), 직류/교류(DC/AC) 변환부(인버터)(64)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the charging circuit protection unit 61, the battery connection port 62, the constant voltage unit 63, DC / AC (DC / AC) coupled to convert and supply the generated power to the storage power. And a converting unit (inverter) 64.

상기 충전회로 보호부(61)는 축전지 연결포트를 통해서 전력축전지에 발전전력을 입력 및 충전시키는 역할을 한다. 예컨대, 충전회로 보호부는 다이오드의 역전류 차단기능을 이용한 것으로서, 발전전력량이 상대적으로 작을 경우 전력축전지로부터 소수력 발전기로의 역전류 현상을 방지하게 구성된다.The charging circuit protection unit 61 serves to input and charge the generated power to the power storage battery through the battery connection port. For example, the charging circuit protection unit uses the reverse current blocking function of the diode, and is configured to prevent the reverse current phenomenon from the power storage battery to the small power generator when the amount of generated power is relatively small.

상기 축전지 연결포트(62)는 발전전력을 충전시킨 전력축전지로부터 출력되는 축전전력을 정전압부의 일측입력단으로 공급하도록 기판에 결합되어 있다.The battery connection port 62 is coupled to the substrate to supply the storage power output from the power storage battery charged with the generated power to one input terminal of the constant voltage unit.

상기 정전압부(63)는 방열판, 콘덴서 등의 회로 소자로 이루어진 통상의 전류 또는 전압 평활 회로 구성을 갖는 것으로서, 전기적 출력을 안정화시켜 정격전압을 출력시키는 역할을 담당하도록 구성된다.The constant voltage unit 63 has a conventional current or voltage smoothing circuit configuration consisting of circuit elements such as a heat sink and a condenser, and is configured to play a role of stabilizing an electrical output to output a rated voltage.

정전압부의 일측 출력단은 축전전력을 통전시키도록 직류/교류 변환부에 결합되어 있으며, 정전압부의 타측 출력단은 축전전력 중 일부를 내 부충전지의 전원으로 사용케 하도록, 내부충전지의 충전단자에 전기적으로 결합되어 있다.One output terminal of the constant voltage unit is coupled to the DC / AC converter to energize the storage power, and the other output terminal of the constant voltage unit is electrically coupled to the charging terminal of the internal battery to use some of the storage power as a power source of the internal battery. It is.

상기 직류/교류 변환부(64)의 출력단은 정전압부로부터 축전전력을 공급받아 그의 직류를 교류로 변환하고, 이렇게 변환된 교류 형식의 축전전력을 입력 전원 선택공급부로 공급시키도록 기판의 전력회선 중 어느 하나를 통해 입력 전원 선택공급부의 제2입력단에 접속된다.The output terminal of the DC / AC converter 64 receives the storage power from the constant voltage unit, converts the DC into AC, and supplies the converted AC storage power to the input power selection supply unit. It is connected to the second input terminal of the input power supply selection supply through either.

이하, 본 발명에 따른 사이펀을 이용한 소수력 발전장치의 구체적인 동작과정에 관해 설명한다.Hereinafter, a detailed operation process of the hydropower generator using the siphon according to the present invention will be described.

[저수지에서의 사이펀을 이용한 소수력 발전][Minor Power Generation Using Siphon in Reservoir]

먼저, 흡입관을 통해 저수지에 저장된 물이 유입된다.First, water stored in the reservoir is introduced through the suction pipe.

이어서, 제1 사이펀관에서 흡입관을 통해 흡입된 유수를 제2 사이펀관으로 이송시킨다.Subsequently, flowing water sucked from the first siphon tube through the suction tube is transferred to the second siphon tube.

이어서, 제2 사이펀관에서 제1사이펀관을 통해 유입된 유수를 경사진 연통관으로 이송시킨다.Subsequently, the flowing water flowing from the second siphon tube through the first siphon tube is transferred to the inclined communication tube.

이어서, 부압발생관에서 유수의 수위에 따라 공기방울(버블)을 발생시켜 제1사이펀관과 제2사이펀관으로 유입된 유수의 흐름이 배가되도록 한다.Subsequently, air bubbles (bubbles) are generated in the negative pressure generating tube according to the level of the flowing water so that the flow of the flowing water introduced into the first siphon tube and the second siphon tube is doubled.

이어서, 연통관으로 제2 사이펀관에서 유입된 유수가 이송되고, 연통관 내부 의 다단형의 돌출턱을 통과한 유수에 기포가 발생되고, 이로 인해 부압이 증가되어 유수 배수속도가 현저하게 증가한다.Subsequently, the flowing water flowing from the second siphon pipe is transferred to the communicating pipe, and bubbles are generated in the flowing water passing through the multi-stage protruding jaw inside the communicating pipe, thereby increasing the negative pressure and significantly increasing the running water draining speed.

이어서, 연통관을 통해 덕트내로 유입된 유수가 소수력 발전기의 유수개폐부를 통과하고, 그 통과한 유수는 가이드날개를 타고 흐르게 되며, 이때 가이드날개의 배출구에서 에어가 배출되게 되므로, 가이드날개를 타고 흐르는 유수와 배출구에서 배출된 에어는 가속되며 수차의 날개를 치게 되어 수차가 결합된 회전축을 효과적으로 회전시키게 된다. 이때, 발생되는 회전력에 의해 발전이 된다.Subsequently, the flowing water introduced into the duct through the communication pipe passes through the oil opening / closing part of the hydrophobic power generator, and the flowing water flows through the guide blades, and at this time, air is discharged from the discharge port of the guide blades. The air discharged from and the outlet is accelerated and strikes the blade of the aberration, effectively rotating the rotating shaft combined with the aberration. At this time, power is generated by the generated rotational force.

이어서, 전력제어부에서 소수력 발전기로부터 출력되는 발전전력을 축전지 연결포트를 통해 병렬로 접속된 복수개의 전력축전지 및 보조축전지에 충전한다.Subsequently, the power control unit charges the generated power output from the hydrophobic power generator to the plurality of power storage batteries and the auxiliary storage batteries connected in parallel through the battery connection port.

이어서, 유수 저장소에 저장된 유수가 중(中)에서 하(下)로 수위가 낮아질 때, 스톱퍼를 통해 제1사이펀관과 제2사이펀관으로 흐르는 유수가 더이상 흐르지 않도록 이동을 제한한다.Subsequently, when the water level stored in the oil reservoir is lowered from the middle to the lower level, the flow is restricted so that the flowing water flowing through the stopper to the first siphon tube and the second siphon tube no longer flows.

[하수처리저수조에서 사이펀을 이용한 소수력 발전][Hydrogen Power Generation Using Siphon in Sewage Treatment Tank]

하수처리저수조는 지상에서 3~5m에 위치해 있고, 경사진 콘크리트 보를 대신하여, 철근 지지대를 통해 제1사이펀관, 제2사이펀관, 연통관이 경사지게 지지되며, 스톱퍼가 구성되지 않았을 때 소수력 발전을 한다고 가정한다.The sewage treatment reservoir is located 3 ~ 5m above the ground, and instead of the inclined concrete beams, the first siphon pipe, the second siphon pipe, and the communication pipe are inclinedly supported by the reinforcing bar. Assume

먼저, 흡입관을 통해 하수처리저수조에 저장된 물이 유입된다.First, water stored in the sewage treatment reservoir is introduced through the suction pipe.

이어서, 제1 사이펀관에서 흡입관을 통해 흡입된 유수를 제2 사이펀관으로 이송시킨다.Subsequently, flowing water sucked from the first siphon tube through the suction tube is transferred to the second siphon tube.

이어서, 제2 사이펀관에서 제1사이펀관을 통해 유입된 유수를 경사진 연통관으로 이송시킨다.Subsequently, the flowing water flowing from the second siphon tube through the first siphon tube is transferred to the inclined communication tube.

이어서, 부압발생관에서 유수의 수위에 따라 공기방울(버블)을 발생시켜 제1사이펀관과 제2사이펀관으로 유입된 유수의 흐름이 배가되도록 한다.Subsequently, air bubbles (bubbles) are generated in the negative pressure generating tube according to the level of the flowing water so that the flow of the flowing water introduced into the first siphon tube and the second siphon tube is doubled.

이어서, 연통관으로 제2 사이펀관에서 유입된 유수가 이송되고, 연통관 내부의 다단형의 돌출턱을 통과한 유수에 기포가 발생되고, 이로 인해 부압이 증가되어 유수 배수속도가 현저하게 증가한다.Subsequently, the flowing water flowing from the second siphon pipe is transferred to the communicating pipe, and bubbles are generated in the flowing water passing through the multi-stage protruding jaw inside the communicating pipe, whereby the negative pressure is increased to significantly increase the flowing water drainage speed.

이어서, 연통관을 통해 덕트내로 유입된 유수가 소수력 발전기의 유수개폐부를 통과하고, 그 통과한 유수는 가이드날개를 타고 흐르게 되며, 이때 가이드날개의 배출구에서 에어가 배출되게 되므로, 가이드날개를 타고 흐르는 유수와 배출구에서 배출된 에어는 가속되며 수차의 날개를 치게 되어 수차가 결합된 회전축을 효 과적으로 회전시키게 된다. 이때, 발생되는 회전력에 의해 발전이 된다.Subsequently, the flowing water introduced into the duct through the communication pipe passes through the oil opening / closing part of the hydrophobic power generator, and the flowing water flows through the guide blades, and at this time, air is discharged from the discharge port of the guide blades. The air discharged from the and outlet is accelerated and strikes the blade of the aberration, effectively rotating the rotating shaft combined with the aberration. At this time, power is generated by the generated rotational force.

이어서, 전력제어부에서 소수력 발전기로부터 출력되는 발전전력을 축전지 연결포트를 통해 병렬로 접속된 복수개의 전력축전지 및 보조축전지에 충전한다.Subsequently, the power control unit charges the generated power output from the hydrophobic power generator to the plurality of power storage batteries and the auxiliary storage batteries connected in parallel through the battery connection port.

도 1은 본 발명에 따른 저수지(1)에 설치된 사이펀을 이용한 소수력 발전장치의 구성요소를 도시한 설치 구성도,      1 is an installation configuration showing the components of the hydrophobic power generation apparatus using a siphon installed in the reservoir 1 according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 하수처리저수조(2)에 설치된 사이펀을 이용한 소수력 발전장치의 구성요소를 도시한 설치 구성도,Figure 2 is an installation configuration showing the components of the hydropower generator using a siphon installed in the sewage treatment reservoir 2 according to the present invention,

도 3은 본 발명에 따른 사이펀을 이용한 소수력 발전장치 중 전력제어부의 구성요소를 도시한 블럭구성도,Figure 3 is a block diagram showing the components of the power control unit of the hydropower generator using the siphon according to the present invention,

도 4는 본 발명에 따른 사이펀을 이용한 소수력 발전장지 중 소수력 발전기의 구성요소를 도시한 블럭도,Figure 4 is a block diagram showing the components of the hydropower generator of the hydropower plant using the siphon according to the present invention,

도 5는 본 발명에 따른 수차, 수차날개, 소수력 발전기를 도시한 사시도.Figure 5 is a perspective view of aberration, aberration blades, hydrophobic power generator according to the present invention.

※ 도면 부호의 간단한 설명 ※※ Brief description of reference numerals ※

10 : 흡입관 20 : 제1사이펀관10: suction tube 20: first siphon tube

30 : 제2사이펀관 40 : 연통관30: second siphon tube 40: communication tube

50 : 소수력발전기 60 : 전력제어부50: small hydro generator 60: power control unit

Claims (5)

유수 저장소(저수지, 하수처리저수조, 지하철 저수조)의 상단 및 하단에 연결되고, 하향방향으로 절곡되어 유수를 흡입하는 흡입관(10)과,A suction pipe (10) connected to the upper and lower ends of the oil reservoir (reservoir, sewage treatment reservoir, subway reservoir) and bent downward to suck the water; 그 흡입관(10)의 후단에 연통된 상태로 경사진 콘크리트 보에 설치되어 흡입관에서 흡입된 물을 제2 사이펀관(30)으로 이송시키는 제1 사이펀관(20)과,A first siphon tube 20 installed on the inclined concrete beam in communication with the rear end of the suction tube 10 to transfer the water sucked from the suction tube to the second siphon tube 30; 그 제1 사이펀관(20)의 후단에 연통된 상태로 경사진 콘크리트 보에 설치되어 제1 사이펀관을 통해 유입된 물을 연통관으로 이송시키는 제2 사이펀관(30)과,A second siphon tube 30 installed on the inclined concrete beam in communication with the rear end of the first siphon tube 20 to transfer water introduced through the first siphon tube to the communication tube; 그 제2 사이펀관(30)의 후단에 연통된 상태로 경사진 콘크리트 보에 복수개로 설치되어, 제2 사이펀관을 통해 유입된 물을 소수력 발전기로 이송시키는 연통관(40)과,A plurality of communication pipes 40 installed on the inclined concrete beams in communication with the rear end of the second siphon pipe 30 to transfer water introduced through the second siphon pipe to the hydrophobic power generator, 그 연통관(40)의 후단에 덕트 플랜지를 결합시켜 연결되고, 덕트의 내부에서 수차를 회전시킴에 따라 제2 사이펀관으로부터 유입되는 유수의 유속에 비례한 발전량을 갖는 소수력 발전기(50)와;A hydrophobic power generator 50 coupled to the rear end of the communicating tube 40 by coupling a duct flange and having a power generation amount proportional to the flow rate of the flowing water flowing from the second siphon tube as the aberration is rotated in the duct; 상기 소수력 발전기로부터 출력되는 발전전력을 축전지 연결포트를 통해 병렬로 접속된 복수개의 전력축전지 및 보조축전지에 충전하여 만든 축전전력과, 외부전원으로부터 공급되는 상용전력 중 어느 하나에 해당하는 선택전력을 전용 전선 배선을 통해 전력 요구 시설물로 공급하도록 전기회로적으로 구성된 전력제어부(60)로 구성되는 사이펀을 이용한 소수력 발전장치에 있어서,Dedicated power generated by charging the generated power output from the small hydro power generator to a plurality of power storage batteries and auxiliary storage batteries connected in parallel through the battery connection port, and selected power corresponding to any one of commercial power supplied from an external power source. In the hydrophobic power generation apparatus using a siphon composed of a power control unit 60 configured to be electrically circuitd to supply to the power demand facility through the wire wiring, 상기 제2사이펀관(30)은 상단 일측에 유수 저장소의 유수가 상하 이동시 유수의 이동을 제한하기 위해 스톱퍼(31)가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 사이펀을 이용한 소수력 발전장치.The second siphon pipe 30 is a hydrophobic power generation apparatus using a siphon, characterized in that the stopper 31 is configured to limit the movement of the flow of water when the flow of the flowing water reservoir up and down on one side of the upper side. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 연통관(40)은 흡입관 일측과 제2 사이펀관과 연결되는 부위 일측으로, 유수의 수위에 따라 공기방울(버블)을 발생시켜 유수의 흐름을 제어하는 부압발생관(41)이 길게 장착되어 구성되는 것을 특징으로 하는 사이펀을 이용한 소수력 발전장치.According to claim 1, the communication tube 40 is one side of the suction pipe and the portion connected to the second siphon pipe, the negative pressure generating pipe 41 for generating a bubble (bubble) in accordance with the water level to control the flow of the flow water Hydrophobic power generation apparatus using a siphon characterized in that the long mounting is configured. 제1항에 있어서, 연통관(40)은 하단방향으로 내려올수록 경사진 콘크리트 보에 지지되어 95~170°의 경사각도(θ)를 가지며 소수력 발전기와 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 사이펀을 이용한 소수력 발전장치.The hydrophobic force using siphon according to claim 1, wherein the communicating tube 40 is supported by a concrete beam which is inclined downward in a lower direction and has an inclination angle θ of 95 to 170 ° and is formed to communicate with the hydrophobic generator. Power generation device.
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