KR101769080B1 - Generating system using depressurization apparatus in pipe - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a power generation system using a decompression device, installed inside a pipe of a water supply facility, having easy maintenance and a less energy loss, and generating environmentally friendly renewable energy at relatively low costs, wherein an impeller installed inside the pipe is rotated through fluid to directly obtain a rotational force to generate energy to produce electricity.

Description

수도시설의 배관 내에 설치되는 감압장치를 이용한 발전시스템{GENERATING SYSTEM USING DEPRESSURIZATION APPARATUS IN PIPE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power generation system using a decompression device installed in a piping of a water supply facility,

본 발명은 수도시설의 배관 내에 설치되는 감압장치를 이용한 발전시스템에 관한 것으로, 건물의 옥상에 구비되는 수조에 저장된 물을 아래로 이동시켜 각 층에 공급할 수 있도록 상기 고가수조의 저면에 수직으로 설치되는 것으로, 상측 단부에는 유체가 유입되는 입수부가 형성되고 하측 단부에는 유체가 배출되는 출수부가 형성되며, 상기 입수부와 출수부 사이에 소정길이의 감압발전부가 형성되는 배관과; 상기 감압발전부 내부에 설치되는 것으로, 원통형의 몸체와, 상기 몸체의 중심을 관통하도록 설치되는 회전축과, 상기 몸체의 외주면으로부터 방사상 방향으로 연장형성되는 복수의 블레이드를 포함하여 이루어지며, 상기 배관 내부로 유입되는 유체를 통해 회전하는 임펠러와; 상기 배관의 내벽에 형성되는 것으로, 상기 임펠러의 양측에 형성되되 임펠러를 기준으로 대각 방향을 이루도록 형성되고, 임펠러 측으로부터 배관의 단부 측으로 갈수록 점차 낮은 경사를 갖도록 형성되며, 유체에 의한 난류발생을 최소화하고 와류가 형성되는 것을 방지할 수 있도록 임펠러와 대향하는 면에 오목한 형상의 난류방지홈이 형성되는 가이드 베인과; 상기 회전축의 단부에 결합되며, 상기 임펠러의 회전력을 통해 전력을 생산하는 발전기와; 상기 발전기로부터 발생된 전기를 기설정된 전압의 발전전기로 변환하는 DC-DC컨버터와; 상기 발전전기를 충전하는 배터리에너지저장장치(Battery Energy Storage System: BESS);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수도시설의 배관 내에 설치되는 감압장치를 이용한 발전시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a power generation system using a decompression device installed in a piping of a water supply facility, and is installed vertically on the bottom surface of the high-priced water tank so that water stored in a water tank provided on the roof of the building can be downwardly supplied to each floor A piping having a water inlet formed at an upper end thereof to receive a fluid and a fluid outlet at a lower end thereof and a reduced-pressure power generator having a predetermined length formed between the water inlet and the water outlet; And a plurality of blades extending in a radial direction from an outer circumferential surface of the body, wherein the plurality of blades extend in a radial direction from the outer circumferential surface of the body, An impeller rotating through a fluid flowing into the impeller; The impeller is formed on the inner wall of the pipe. The impeller is formed on both sides of the impeller. The impeller has a diagonal direction with respect to the impeller. The impeller has a lower inclination from the impeller toward the end of the pipe. A guide vane in which a turbulent flow preventing groove is formed in a surface opposite to the impeller so as to prevent a vortex from being formed; A generator coupled to an end of the rotary shaft and generating electric power through a rotational force of the impeller; A DC-DC converter for converting electric power generated from the generator into electric power generated at a preset voltage; And a battery energy storage system (BESS) for charging the power generation electric power. The present invention relates to a power generation system using a decompression device installed in a piping of a water supply facility.

일반적으로 종래의 아파트 또는 빌딩과 같은 고층건물은 각 층에 물을 공급하기 위해 지하에 지하저수조를 구비하고 건물의 상부에 고가수조를 설치하여 지하저수조로부터 공급되는 물을 고가수조로 끌어올려 위에서 아래로 이동시키면서 각 층에 물을 공급하게 된다.Generally, a high-rise building such as a conventional apartment or a building has an underground water tank underground in order to supply water to each floor, and an elevated water tank is installed at the upper part of the building to raise water supplied from the underground water tank to the high water tank, And water is supplied to each layer.

도 1은 종래의 고층건물에 구비도는 수도시설의 예시도로서, 종래에는 고가수조에 저장된 물을 아래로 이동시키기 위한 배관 또는 각 층에 물을 공급하는 배관의 내부에 압력을 강제로 감소시키기 위한 감압장치를 반드시 설치하여야 하였다. FIG. 1 is an illustration of a water supply facility provided in a conventional high-rise building. In the prior art, a pipe for moving water stored in a high-priced water tank or a pipe for supplying water to each floor is forcibly reduced A decompression device must be installed.

종래의 감압장치는 스프링의 반발력을 압력을 감소하는 방법으로써 에너지 손실이 불가피하고 장치의 파손에 따른 수리 또는 교체작업이 필요하며 이로 인해 불필요한 시간과 비용이 낭비되는 문제점이 있었다.The conventional decompression apparatus is a method of reducing the repulsive force of the spring, which is inevitable in energy loss, and requires repair or replacement work in accordance with damage of the apparatus, thereby wasting unnecessary time and cost.

한편, 일반적인 수력발전은 강이나 간만의 차이가 큰 지역의 바닷물을 댐에 가두어 저수된 물을 방류시키면서 터빈을 회전시켜 물의 낙차에너지를 전기에너지로 변환하는 방식이며, 이와 함께 하수처리장과 정수장 등에서 방류되는 미활용 소수력자원에 대하여 소수력발전(small hydropower) 기술을 개발하여 댐건설비 등의 막대한 초기투자비를 크게 절감하는 경제성이 높은 수자원에너지 개발방식 역시 일반화된 기술이다. On the other hand, a common hydroelectric power generation system is a system in which sea water in a region where a river or a tidal difference is large is confined in a dam, and water stored in the reservoir is discharged, and the turbine is rotated to convert the energy of water to electric energy. In addition, The development of small hydropower technology for non-reclaimed small hydro resources is a generalized technology, which is highly economical and greatly reduces the initial investment cost such as dam construction cost.

수력발전 또는 소수력발전은 그 규모가 다르기는 하지만 대단위 설비투자를 바탕으로 비교적 큰 규모의 터빈발전으로 수력에너지를 전기에너지로 변환하는 점에서 유사하다. 이러한 수력발전 및 소수력발전에서의 발전방식은 대량의 저수용량으로 인한 큰 낙차에너지를 이용하여 터빈을 회전시켜서 발전시키는 방식이므로, 이때의 터빈 및 발전기 용량은 산업적 규모로서 매우 크기 때문에 일반 가정의 수도관, 아파트 상수도 공급관, 아파트 및 대규모 목욕탕 등 옥내외 물탱크(저수조) 하부배출관, 도로지하 매설 상수도관 등의 높은 수압을 이용한 소규모 발전 설비로는 적합하지 않은 실정이다.
Hydroelectric power generation or small hydro power generation is similar in that it converts hydroelectric energy into electrical energy with relatively large scale turbine power generation based on large-scale facility investment, though the scale is different. Since the turbine and generator capacity at this time is very large on an industrial scale because the power generation method in the hydroelectric power generation and the small hydro power generation is a method of rotating the turbine by using a large free energy due to a large amount of low capacity, It is not suitable as a small-scale power generation facility using high water pressure, such as an apartment water supply pipe, an apartment, and a large-sized public bath, a lower discharge pipe for indoor and outdoor water tanks (water tank)

대한민국 공개특허공보 제10-2001-0000676호(수도관 발전장치)Korean Patent Publication No. 10-2001-0000676 (water pipe power generation device)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 배관 내부에 설치되는 임펠러가 유체를 통해 회전하면서 직접 회전력을 얻어 에너지를 발생시켜 전기로 생산할 수 있으며, 유지보수가 용이하고, 에너지 손실이 적으며, 비교적 저비용으로 친환경적 재생에너지를 생산할 수 있는 수도시설의 배관 내에 설치되는 감압장치를 이용한 발전시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide an impeller which is installed inside a pipe and rotates through a fluid to generate direct energy, The present invention provides a power generation system using a decompression device installed in a piping of a water facility capable of producing environmentally friendly renewable energy at a relatively low cost.

상기와 같은 목적을 위하여 본 발명은 건물의 옥상에 구비되는 고가수조에 저장된 물을 아래로 이동시켜 각 층에 공급할 수 있도록 상기 고가수조의 저면에 수직으로 설치되는 것으로, 상측 단부에는 유체가 유입되는 입수부가 형성되고 하측 단부에는 유체가 배출되는 출수부가 형성되며, 상기 입수부와 출수부 사이에 소정길이의 감압발전부가 형성되는 배관과; 상기 감압발전부 내부에 설치되는 것으로, 원통형의 몸체와, 상기 몸체의 중심을 관통하도록 설치되는 회전축과, 상기 몸체의 외주면으로부터 방사상 방향으로 연장형성되는 복수의 블레이드를 포함하여 이루어지며, 상기 배관 내부로 유입되는 유체를 통해 회전하는 임펠러와; 상기 배관의 내벽에 형성되는 것으로, 상기 임펠러의 양측에 형성되되 임펠러를 기준으로 대각 방향을 이루도록 형성되고, 임펠러 측으로부터 배관의 단부 측으로 갈수록 점차 낮은 경사를 갖도록 형성되며, 유체에 의한 난류발생을 최소화하고 와류가 형성되는 것을 방지할 수 있도록 임펠러와 대향하는 면에 오목한 형상의 난류방지홈이 형성되는 가이드 베인과; 상기 회전축의 단부에 결합되며, 상기 임펠러의 회전력을 통해 전력을 생산하는 발전기와; 상기 발전기로부터 발생된 전기를 기설정된 전압의 발전전기로 변환하는 DC-DC컨버터와; 상기 발전전기를 충전하는 배터리에너지저장장치(Battery Energy Storage System: BESS);를 포함하여, 상기 배터리에너지 저장장치가 최대충전용량을 초과하는 경우 추가적으로 충전되는 충전전기를 인버터에 투입하여 AC전기로 변환한 다음 계통(Utility grid)으로 전송하여 수익을 얻을 수 있도록 하며, 상기 블레이드는 유입되는 유체와의 마찰력을 줄이고 회전력을 증가시킬 수 있도록 유체의 흐르는 방향 측으로 소정의 각도로 경사지게 형성되고, 상기 배관에는 상기 감압발전부를 폐쇄하였을 때 상기 입수부를 통과한 유체를 출수부로 우회시켜 배출하기 위한 바이패스관이 구비되되, 상기 바이패스관은 상기 배관과 연통되도록 결합되고, 상기 감압발전부의 양측 단부에는 게이트밸브가 결합되며, 상기 바이패스관에는 바이패스관을 개폐하기 위한 바이패스밸브가 결합되어 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a water purifier that is vertically installed on a bottom surface of a high-priced water tank so that water stored in a high-priced water tank provided on a roof of a building can be downwardly supplied to each floor, A piping in which a water intake part is formed and a lower end is formed with a water outlet part for discharging fluid and a reduced-pressure electricity generating part of a predetermined length is formed between the water inlet part and the water outlet part; And a plurality of blades extending in a radial direction from an outer circumferential surface of the body, wherein the plurality of blades extend in a radial direction from the outer circumferential surface of the body, An impeller rotating through a fluid flowing into the impeller; The impeller is formed on the inner wall of the pipe. The impeller is formed on both sides of the impeller. The impeller has a diagonal direction with respect to the impeller. The impeller has a lower inclination from the impeller toward the end of the pipe. A guide vane in which a turbulent flow preventing groove is formed in a surface opposite to the impeller so as to prevent a vortex from being formed; A generator coupled to an end of the rotary shaft and generating electric power through a rotational force of the impeller; A DC-DC converter for converting electric power generated from the generator into electric power generated at a preset voltage; And a battery energy storage system (BESS) for charging the power generation electric power. When the battery energy storage device exceeds the maximum charge capacity, charging electric energy to be additionally charged is inputted to the inverter and converted into AC electricity The blade is formed to be inclined at a predetermined angle to the flow direction of the fluid so as to reduce the frictional force with the inflow fluid and increase the rotational force, And a bypass pipe for bypassing and discharging the fluid that has passed through the inlet portion when the decompressed power generation portion is closed to the outlet portion, wherein the bypass pipe is connected to communicate with the piping, and at both ends of the reduced power generation portion, And a bypass pipe for opening and closing the bypass pipe is connected to the bypass pipe, It characterized in that the probe binds.

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상기와 같이 이루어지는 본 발명은 배관 내부에 설치되는 임펠러가 유체를 통해 회전하면서 직접 회전력을 얻어 에너지를 발생시켜 전기로 생산할 수 있으며, 유지보수가 용이하고, 에너지 손실이 적으며, 비교적 저비용으로 친환경적 재생에너지를 생산할 수 있는 장점이 있다. According to the present invention as described above, the impeller installed inside the pipe rotates through the fluid to generate direct energy to generate electric power, and it is easy to maintain, easy to maintain, less in energy loss, It has the advantage of producing energy.

또한, 상기 BESS가 최대충전용량을 초과하는 경우 추가적으로 충전되는 충전전기를 방전시키기 않고, 인버터에 투입하여 AC전기로 변환한 다음 계통(Utility grid)으로 전송하여 수익을 창출할 수 있는 경제적인 장점이 있다.
In addition, when the BESS exceeds the maximum charging capacity, the charging electric charge to be additionally charged can be transferred to the inverter without being discharged, converted to AC electricity, and then transmitted to the utility grid, thereby generating an economic advantage have.

도 1은 종래의 배관 내부에 감압장치가 설치된 상태를 설명하기 위한 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 수도시설의 배관 내에 설치되는 감압장치를 이용한 발전시스템의 예시도.
도 3a 내지 3b는 본 발명에 따른 임펠러의 예시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수도시설의 배관 내에 설치되는 감압장치를 이용한 발전시스템의 예시도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수도시설의 배관 내에 설치되는 감압장치를 이용한 발전시스템의 예시도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an exemplary view for explaining a state where a pressure reducing device is installed inside a conventional pipe; FIG.
2 is an exemplary view of a power generation system using a decompression device installed in a piping of a water supply system according to the present invention;
Figures 3A-3B illustrate an impeller according to the invention.
4 is an exemplary view of a power generation system using a decompression device installed in a piping of a water supply system according to another embodiment of the present invention.
5 is an exemplary view of a power generation system using a decompression device installed in a piping of a water supply system according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 수도시설의 배관 내에 설치되는 감압장치를 이용한 발전시스템에 대하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
Hereinafter, a power generation system using a decompression device installed in a piping of a water supply facility will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 수도시설의 배관 내부에 설치되는 임펠러가 유체를 통해 회전하면서 직접 회전력을 얻어 에너지를 발생시켜 BESS(Battery Energy Storage System: BESS)에 저장되었다가 필요시 사용할 수 있고, 상기 BESS가 최대충전용량을 초과하는 경우 추가적으로 충전되는 충전전기를 방전시키기 않고 인버터에 투입하여 AC전기로 변환한 다음 계통(Utility grid)으로 전송함으로써 수익을 창출할 수 있도록 한 것을 기술적 특징으로하는 수도시설의 배관 내에 설치되는 감압장치를 이용한 발전시스템에 관한 것이다. In the present invention, an impeller installed in a water pipe of a water pipe rotates through a fluid to generate a direct rotational force to generate energy. The impeller is stored in a BESS (Battery Energy Storage System) and can be used if necessary. If the capacity is exceeded, the additional charging electricity is charged into the inverter without discharging, converted to AC electricity, and then transferred to the utility grid to generate profit. To a power generation system using a decompression device.

도 2를 참조하면, 본 발명은 배관(100)과, 상기 배관 내부에 설치되는 임펠러(200)와, 상기 배관 내부에 형성되는 가이드 베인(300)과, 상기 임펠러와 연결되는 발전기(400)와, 상기 발전기로부터 발생된 전기를 기설정된 전압의 발전전기로 변환하는 DC-DC컨버터(500) 및 상기 발전전기를 충전하는 배터리에너지저장장치(600)(Battery Energy Storage System, 이하 BESS)를 포함하여 이루어진다. Referring to FIG. 2, the present invention includes a pipe 100, an impeller 200 installed inside the pipe, a guide vane 300 formed inside the pipe, a generator 400 connected to the impeller, A DC-DC converter 500 for converting electricity generated from the generator into electricity of a predetermined voltage, and a battery energy storage system 600 for charging the electric power generator. .

상기 배관(100)은 건물의 옥상에 구비되는 고가수조에 저장된 물을 아래로 이동시켜 각 층에 공급할 수 있도록 상기 고가수조의 저면으로부터 수직으로 설치되는 것으로, 상측 단부에는 유체가 유입되는 입수부(110)가 형성되고 하측 단부에는 유체가 배출되는 출수부(120)가 형성되며, 상기 입수부와 출수부 사이에는 소정길이의 감압발전부(130)가 형성된다. The pipe 100 is vertically installed from the bottom of the elevated water tank so that the water stored in the elevated water tank provided on the roof of the building can be downwardly supplied to the respective floors. 110 is formed at a lower end of the housing and a water outlet 120 is formed at a lower end to discharge the fluid. A reduced-pressure power generator 130 having a predetermined length is formed between the water inlet and the water outlet.

상기 감압발전부(130)는 배관(100) 내부의 압력을 강제로 감소시켜 배관 내부를 통과하는 유체의 속도가 저하되는 것을 방지하고, 유체를 통해 회전하는 임펠러(200)의 회전력을 통해 발전전기를 생산하기 위해 상기 배관 내부에 형성된다. The reduced-pressure power generation unit 130 reduces the pressure of the inside of the pipe 100 by forcibly reducing the velocity of the fluid passing through the inside of the pipe, Is formed inside the pipe.

상기 감압발전부(130) 내부에는 상기 배관 내부로 유입되는 유체를 통해 회전하는 임펠러(200)가 설치되고, 상기 임펠러의 양측에는 유입되는 유체가 원활하게 이동하도록 경로를 가이드하고 유속을 증가시키는 가이드 베인(300)이 형성된다. In the reduced-pressure power generation unit 130, an impeller 200 that rotates through a fluid flowing into the pipe is installed. On both sides of the impeller, a guide for guiding a path for smoothly moving the fluid, The vane 300 is formed.

상기 임펠러(200)는 원통형의 몸체(210)와, 상기 몸체의 중심을 관통하도록 설치되는 회전축(220)과, 상기 몸체의 외주면으로부터 방사상 방향으로 연장형성되는 복수의 블레이드(230)를 포함하여 이루어지며, 상기 회전축(220)의 양측 단부가 배관(100)의 내벽에 회전 가능하도록 결합되어 배관 내부에 고정된다. The impeller 200 includes a cylindrical body 210, a rotating shaft 220 installed to penetrate the center of the body, and a plurality of blades 230 extending in the radial direction from the outer circumferential surface of the body. And both ends of the rotary shaft 220 are coupled to the inner wall of the pipe 100 so as to be rotatable and fixed inside the pipe.

도 3a와 같이 상기 블레이드(230)가 연장되는 방향은 유체와 접촉하면서 유체에 의해 회전할 수 있도록 몸체의 외주면으로부터 직선형으로 형성되되, 도 3b와 같이 유입되는 유체와의 마찰력을 줄이고 회전력을 증가시킬 수 있도록 유체의 흐르는 방향 측으로 소정의 각도로 경사지게 형성될 수 있다. As shown in FIG. 3A, the direction in which the blade 230 extends is linearly formed from the outer circumferential surface of the body so as to be rotated by the fluid in contact with the fluid. As shown in FIG. 3B, the frictional force with the inflow fluid is reduced, The flow direction of the fluid may be inclined at a predetermined angle.

유체가 상기 배관(100) 내부에서 적정 속도로 이동하는 경우 유속의 저하를 염려할 필요는 없으나 빠른 속도로 이동하는 경우 상기 블레이드(230)가 직선형으로 형성되어 있으면 유체가 블레이드(230)와 부딪히면서 유속이 감소하거나 임펠러의 회전력이 감소하는 문제점이 발생할 수 있다. 이러한 경우 도 3b와 같이 블레이드(230)를 유체의 흐르는 방향 측으로 소정 각도로 경사지게 형성하면 유체가 블레이드의 내주면에 자연스럽게 감싸지는 형태로 유입되면서 임펠러를 회전시킬 수 있으므로 유속이나 임펠러의 회전력을 그대로 유지할 수 있다. When the fluid moves at a proper speed in the pipe 100, it is not necessary to worry about a decrease in the flow velocity. However, if the blade 230 is formed in a straight line when moving at a high speed, the fluid collides with the blade 230, Or the rotational force of the impeller may be reduced. In this case, if the blade 230 is inclined at a predetermined angle to the fluid flowing direction as shown in FIG. 3B, the impeller can be rotated while the fluid is naturally wrapped around the inner circumferential surface of the blade, so that the flow velocity or the impeller rotational force can be maintained have.

상기 가이드 베인(300)은 상기 배관(100)의 내벽으로부터 돌출형성되며, 상기 임펠러(200)의 양측에 형성되되 임펠러를 기준으로 서로 대각방향으로 마주보도록 형성되고, 임펠러(200) 측으로부터 배관(100)의 단부 측으로 갈수록 점차 낮은 경사를 갖도록 형성된다.The guide vane 300 protrudes from the inner wall of the pipe 100 and is formed on both sides of the impeller 200 and is opposed to each other in the diagonal direction with respect to the impeller. 100 are gradually lowered toward the end side.

상기 가이드 베인(300)이 배관(100)의 단부 측으로 갈수록 점차 낮은 경사를 갖도록 형성한 이유는 '베르누이 원리(principle of Bernoulli, Bernoulli’s principle)'를 적용하기 위한 것으로, 베르누이 원리에 따르면 벤투리관을 흐르는 유체가 단면적이 큰 곳과 작은 곳을 흐를 때, 단면적이 큰 곳은 유체의 흐름이 느리고 압력은 높으며, 단면적이 작은 곳은 유체의 흐름이 빠르고 압력은 낮다는 것을 알 수 있다.The reason why the guide vane 300 is formed to have a gradually decreasing gradient toward the end side of the pipe 100 is to apply the " principle of Bernoulli " principle. According to Bernoulli's principle, When a flowing fluid flows in a large cross-sectional area and a small cross-sectional area, a fluid having a high cross-sectional area has a low flow rate and a high pressure, and a fluid having a small cross-sectional area has a fast flow rate and a low pressure.

즉, 상기 입수부(110)를 통과한 유체가 가이드 베인(300)으로 진입할 때 배관(100)의 내경이 점차 좁아지도록 하여 자연스럽게 유속은 증가시키고 압력은 낮출 수 있게 된다. That is, when the fluid that has passed through the inlet portion 110 enters the guide vane 300, the inner diameter of the pipe 100 is gradually narrowed, so that the flow rate can be increased naturally and the pressure can be lowered.

또한, 상기 가이드 베인(300)은 유체에 의한 난류발생을 최소화하고 와류가 형성되는 것을 방지할 수 있도록 임펠러(200)와 대향하는 면에 오목하게 파인 난류방지홈(310)이 형성된다. In addition, the guide vane 300 is formed with a recessed recess 310 in the surface opposite to the impeller 200 so as to minimize turbulence caused by the fluid and prevent vortex from being formed.

상기 블레이드(230)를 회전시킨 후 블레이드로부터 빠져나가는 유체가 상기 가이드 베인(300)의 외벽에 부딪히게 되면 난류가 발생하면서 임펠러(200)의 회전력이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 가이드 베인(300)의 임펠러(200)와 대향하는 면에 오목한 형상의 난류방지홈(310)을 형성하여 블레이드(230)를 회전시킨 후 빠져나온 유체가 가이드베인의 외벽에 부딪히지 않도록 하여 난류발생을 최소화하고 회전력을 유지하도록 한다. If the fluid that exits the blade after rotating the blade 230 hits the outer wall of the guide vane 300, turbulence may be generated and the rotational force of the impeller 200 may be lowered. Therefore, the turbulence prevention groove 310 having a concave shape is formed on the surface of the guide vane 300 facing the impeller 200 to rotate the blade 230 so that the fluid does not hit the outer wall of the guide vane Minimize turbulence and maintain torque.

본 발명은 상기 배관(100) 내부에 유체가 유입되면 임펠러(200)가 유체에 의해 회전하면서 회전력을 얻게 되고, 임펠러와 연결된 발전기(400)가 임펠러의 회전력을 통해 전력을 생산하게 된다. 상기 DC-DC컨버터(500)는 발전기로부터 발생된 전기를 기설정된 전압의 발전전기로 변환하고, 상기 BESS(600)는 DC-DC컨버터를 통해 변환된 발전전기를 저장하였다가 배전(配電)망에 공급하여 필요시 사용할 수 있도록 한다. In the present invention, when a fluid flows into the pipe 100, the impeller 200 is rotated by the fluid to obtain rotational force, and the generator 400 connected to the impeller produces electric power through the rotational force of the impeller. The DC-DC converter 500 converts electricity generated from the generator into electricity of a predetermined voltage, the BESS 600 stores electricity generated by the DC-DC converter, To be used when necessary.

또한, 본 발명은 도 5와 같이 상기 BESS(600)가 최대충전용량을 초과하는 경우 추가적으로 충전되는 충전전기를 인버터(700)에 투입하여 AC전기로 변환한 다음 계통(Utility grid)으로 전송하여 수익을 얻을 수도 있다. 여기에서, 계통(Utility grid)라 함은 전기를 공급해주는 급전(給電)망을 말한다. As shown in FIG. 5, when the BESS 600 exceeds the maximum charging capacity, the charging electricity to be additionally charged into the inverter 700 is converted into AC electricity and then transmitted to the Utility grid, . Here, the utility grid refers to a power supply network that supplies electricity.

종래의 감압장치를 이용한 발전시스템 또는 수력발전장치가 단순히 회전력을 통해 전력을 생산한 다음 배전망에 공급하여 필요시 사용할 수 있는 구성이었다면, 본 발명에 따른 수도시설의 배관 내에 설치되는 감압장치를 이용한 발전시스템은 과충전되는 충전전기를 계통으로 전송하여 사용자에게 수익을 얻을 수 있도록 하는 구성으로서 경제성이 현저히 우수한 장점을 갖는다. If the power generation system or the hydroelectric power generation apparatus using the conventional decompression apparatus is constructed so as to supply power to the distribution system after simply generating the power through the rotational force and use the system when necessary, the decompression apparatus installed in the piping of the water supply system according to the present invention The power generation system is advantageous in economical efficiency because it is constructed to transmit overcharged charging electricity to the system to gain a profit to the user.

다음으로, 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 상기 배관(100)에는 상기 감압발전부(130)를 폐쇄하였을 때 상기 입수부를 통과한 유체를 출수부로 우회시켜 배출하기 위한 바이패스관(140)이 구비된다. 4, the piping 100 according to the present invention includes a bypass pipe 140 for bypassing the fluid passing through the inlet portion to the outlet portion when the decompressed power generation portion 130 is closed, Respectively.

상기 바이패스관(140)은 상기 배관과 연통되도록 결합되고, 상기 감압발전부의 양측 단부에는 게이트밸브(141,142)가 결합되며, 상기 바이패스관(140)에는 바이패스관을 개폐하기 위한 바이패스밸브(143)가 결합된다. The bypass pipe 140 is connected to the piping. Gate valves 141 and 142 are coupled to both ends of the reduced-pressure power generation unit. The bypass pipe 140 is connected to a bypass valve (143).

상기 감암발전부(130)는 임펠러(200)의 교체나 감압발전부 내부의 세척 등의 이유로 폐쇄할 수 있으며, 이러한 경우 상기 감압발전부의 입수부 측에 결합된 게이트밸브(141)를 차단하여 입수부를 통과한 유체가 감압발전부로 유입되지 않고 바이패스관을 따라 흐르도록 한다. The power generation unit 130 may be closed due to replacement of the impeller 200 or cleaning of the interior of the reduced-pressure power generation unit. In this case, the gate valve 141 coupled to the inlet- So that the fluid that has passed through the portion flows along the bypass pipe without flowing into the reduced-pressure power generation portion.

상기 감압발전부 폐쇄시에는 상기 감압발전부의 출수부 측에 결합된 게이트밸브(142) 역시 차단하는 것이 바람직한데, 이는 상기 바이패스관을 통과한 유체가 감압발전부 측으로 역류하는 것을 방지하고, 배관의 출수부 측으로 자연스럽게 배출되도록 유도하기 위한 것이다.
It is preferable that the gate valve 142 coupled to the outlet of the reduced-pressure power generation unit is also shut off when the reduced-pressure power generation unit is closed. This prevents the fluid passing through the bypass pipe from flowing back to the reduced-pressure power generation unit, So that it can be discharged naturally to the outflow side of the water outlet.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 수도시설의 배관 내에 설치되는 감압장치를 이용한 발전시스템은 현재의 수도관 급수 시스템에서 고압을 저압으로 감압하는 과정에서 소멸되고 있는 압력에너지를 전기에너지로 변환함으로써 화석연료 등을 연소시켜 얻었던 전기에너지의 일부를 대체할 수 있고, 아울러 화석연료의 연소에 따른 탄소의 배출을 줄일 수 있는 현저한 장점이 있다.
As described above, the power generation system using the decompression device installed in the piping of the water supply system according to the present invention converts the extinction pressure energy into electric energy in the process of reducing the high pressure to low pressure in the present water supply system, It is possible to substitute a part of electric energy obtained by burning fuel and the like, and there is a remarkable advantage that the emission of carbon due to the combustion of fossil fuel can be reduced.

100 : 배관 110 : 입수부
120 : 출수부 130 : 감압발전부
140 : 바이패스관 141,142 : 게이트밸브
143 : 바이패스밸브
200 : 임펠러 210 : 몸체
220 : 회전축 230 : 블레이드
300 : 가이드베인 310 : 난류방지홈
400 : 발전기 500 : DC-DC컨버터
600 : 배터리에너지저장장치 700 : 인버터100: piping 110:
120: water outlet portion 130: reduced pressure electricity generating portion
140: bypass pipe 141, 142: gate valve
143: Bypass valve
200: impeller 210: body
220: rotation shaft 230: blade
300: guide vane 310: turbulent flow groove
400: generator 500: DC-DC converter
600: Battery energy storage device 700: Inverter

Claims (4)

건물의 옥상에 구비되는 고가수조에 저장된 물을 아래로 이동시켜 각 층에 공급할 수 있도록 상기 고가수조의 저면에 수직으로 설치되는 것으로, 상측 단부에는 유체가 유입되는 입수부(110)가 형성되고 하측 단부에는 유체가 배출되는 출수부(120)가 형성되며, 상기 입수부와 출수부 사이에 소정길이의 감압발전부(130)가 형성되는 배관(100)과;
상기 감압발전부 내부에 설치되는 것으로, 원통형의 몸체(210)와, 상기 몸체의 중심을 관통하도록 설치되는 회전축(220)과, 상기 몸체의 외주면으로부터 방사상 방향으로 연장형성되는 복수의 블레이드(230)를 포함하여 이루어지며, 상기 배관 내부로 유입되는 유체를 통해 회전하는 임펠러(200)와;
상기 배관의 내벽에 형성되는 것으로, 상기 임펠러의 양측에 형성되되 임펠러를 기준으로 대각 방향을 이루도록 형성되고, 임펠러 측으로부터 배관의 단부 측으로 갈수록 점차 낮은 경사를 갖도록 형성되며, 유체에 의한 난류발생을 최소화하고 와류가 형성되는 것을 방지할 수 있도록 임펠러와 대향하는 면에 오목한 형상의 난류방지홈(310)이 형성되는 가이드 베인(300)과;
상기 회전축의 단부에 결합되며, 상기 임펠러의 회전력을 통해 전력을 생산하는 발전기(400)와;
상기 발전기로부터 발생된 전기를 기설정된 전압의 발전전기로 변환하는 DC-DC컨버터(500)와;
상기 발전전기를 충전하는 배터리에너지저장장치(Battery Energy Storage System: BESS)(600);를 포함하여, 상기 배터리에너지 저장장치가 최대충전용량을 초과하는 경우 추가적으로 충전되는 충전전기를 인버터에 투입하여 AC전기로 변환한 다음 계통(Utility grid)으로 전송하여 수익을 얻을 수 있도록 하며,
상기 블레이드는 유입되는 유체와의 마찰력을 줄이고 회전력을 증가시킬 수 있도록 유체의 흐르는 방향 측으로 소정의 각도로 경사지게 형성되고,
상기 배관에는 상기 감압발전부를 폐쇄하였을 때 상기 입수부를 통과한 유체를 출수부로 우회시켜 배출하기 위한 바이패스관(140)이 구비되되,
상기 바이패스관(140)은 상기 배관과 연통되도록 결합되고, 상기 감압발전부의 양측 단부에는 게이트밸브(141,142)가 결합되며, 상기 바이패스관(140)에는 바이패스관을 개폐하기 위한 바이패스밸브(143)가 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 수도시설의 배관 내에 설치되는 감압장치를 이용한 발전시스템.

The water storage unit is installed vertically on the bottom surface of the elevated water tank so that the water stored in the elevated water tank provided on the roof of the building can be downwardly supplied to the respective floors. The water storage unit 110, A piping (100) having a water outlet (120) through which fluid is discharged, and a reduced-pressure electricity generator (130) having a predetermined length formed between the water inlet and the water outlet;
A plurality of blades 230 extending in a radial direction from an outer circumferential surface of the body, a plurality of blades 230 extending in a radial direction from the outer circumferential surface of the body, An impeller 200 rotating through a fluid flowing into the pipe;
The impeller is formed on the inner wall of the pipe. The impeller is formed on both sides of the impeller. The impeller has a diagonal direction with respect to the impeller. The impeller has a lower inclination from the impeller toward the end of the pipe. A guide vane 300 in which a turbulent flow preventing groove 310 having a concave shape is formed on a surface facing the impeller so as to prevent a vortex from being formed;
A generator (400) coupled to an end of the rotary shaft and generating electric power through a rotational force of the impeller;
A DC-DC converter 500 for converting electricity generated from the generator into electricity of a predetermined voltage;
And a battery energy storage system (BESS) 600 for charging the power generation electric power. When the battery energy storage device exceeds the maximum charge capacity, Convert them into electricity, transfer them to the utility grid,
The blade is formed to be inclined at a predetermined angle with respect to a flowing direction of the fluid so as to reduce the frictional force with the inflow fluid and increase the rotational force,
And a bypass pipe (140) for discharging the fluid having passed through the inlet portion to the outlet portion when the decompressed power generation portion is closed is provided in the pipe,
The bypass pipe 140 is connected to the piping. Gate valves 141 and 142 are coupled to both ends of the reduced-pressure power generation unit. The bypass pipe 140 is connected to a bypass valve (143) is coupled to the water supply pipe (140).

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