KR101937990B1 - 상수도 배관용 발전시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지중에 매설된 맨홀의 내부에 위치되는 상수도 배관에 장착된 발전기에서 생산되는 전기를 이용하여 맨홀의 내부에 위치되는 상수도 배관 및 부설물을 관리할 수 있는 상수도 배관용 발전시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하면 중공 내부에 물의 유동에 의하여 회전하는 임펠러를 구비하는 임펠러 배관이 상수도 배관에 연결되고, 상기 임펠러의 회전력을 이용하여 전기를 생산하는 발전기가 맨홀의 내부에 장착되며, 상기 발전기에서 생산된 전기는 축전지에 저장된 이후에 맨홀의 내부에 장착된 카메라, 상수도 배관 개폐용 개폐밸브 및 내부조명 등과 같은 부설물의 전원으로 이용될 수 있으며, 상기 발전기, 축전지, 카메라 개폐용 개폐밸브 및 내부조명과 연결된 제어부는 지상에 위치한 관리자의 관리자 단말기와 무선통신으로 통신하며 상기 부설물을 관리 및 제어할 수 있도록 하는 상수도 배관용 발전시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 지중에 매설된 맨홀의 내부에 위치되는 상수도 배관에 장착된 발전기에서 생산되는 전기를 이용하여 맨홀의 내부에 위치되는 상수도 배관 및 부설물을 관리할 수 있는 상수도 배관용 발전시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하면 중공 내부에 물의 유동에 의하여 회전하는 임펠러를 구비하는 임펠러 배관이 상수도 배관에 연결되고, 상기 임펠러의 회전력을 이용하여 전기를 생산하는 발전기가 맨홀의 내부에 장착되며, 상기 발전기에서 생산된 전기는 축전지에 저장된 이후에 맨홀의 내부에 장착된 카메라, 상수도 배관 개폐용 개폐밸브 및 내부조명 등과 같은 부설물의 전원으로 이용될 수 있으며, 상기 발전기, 축전지, 카메라 개폐용 개폐밸브 및 내부조명과 연결된 제어부는 지상에 위치한 관리자의 관리자 단말기와 무선통신으로 통신하며 상기 부설물을 관리 및 제어할 수 있도록 하는 상수도 배관용 발전시스템에 관한 분야이다.
상수도는 필수적인 도시 기반 시설로서 식수나 공업용수 따위를 관을 통하여 보내 주는 설비이다.
또한 상기와 같은 상수도는 일반적으로 지중에 매설되는 구성을 하고, 상수도를 형성시키는 상수도 배관에는 일정 압력의 물이 연속적으로 유동되는 구성을 한다.
아울러 상수도 배관은 상수도 배관 일부 구간의 손상 또는 보수를 위하여 일정의 거리마다 맨홀을 설치하고, 맨홀의 내부공간에는 상수도 배관을 서로 연결시키는 연결부 또는 상수도 배관을 통하여 유동되는 물을 차단시키기 위한 개폐밸브가 설치되는 구성을 한다.
또한 상수도 배관을 통하여 유동되는 물은 상수도 사용 지점에서 요구되는 수압을 만족시키기 위하여 항상 일정의 수압을 가지며 유동되는데, 최근에는 상수도 배관을 통하여 유동되는 물의 수압을 이용하여 발전을 하고, 발전된 전기를 이용하는 다양한 기술들이 제시되고 있다.
다음은 상수도 배관에 설치되는 발전시스템에 관한 대표적인 종래기술이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1307656호는 상수도관용 수력발전시스템에 관한 것으로서, 정수장으로부터 각각의 가정으로 분기되어 연결되는 분기관로와; 상기 분기관로 상에 설치되어 각 가정에서 필요로 하는 물의 요구압력에 맞게 압력을 감압시키는 감압밸브와; 상기 감압밸브 전방으로 상기 분기관로 상에 설치되어 물의 흐름을 연결 및 차단하는 제1 개폐밸브와; 상기 제1 개폐밸브 및 감압밸브를 바이패스할 수 있도록 상기 분기관로 상에 양단이 연결 설치된 제1 바이패스관로와; 상기 제1 바이패스관로 상에 설치되어 상기 제1 바이패스관로를 따라 흐르는 물의 압력을 조절하는 압력제어밸브와; 상기 압력제어밸브의 전방으로 상기 제1 바이패스관로 상에 설치되어 물의 흐름을 연결 및 차단하는 제2 개폐밸브와; 상기 압력제어밸브 및 제2 개폐밸브를 바이패스할 수 있도록 상기 제1 바이패스관로 상에 양단이 연결 설치된 제2 바이패스관로와; 상기 제2 바이패스관로 상에 설치되어 상기 제2 바이패스관로를 따라 흐르는 물의 에너지를 전기에너지로 변환하는 수차발전기와; 상기 수차발전기의 전방으로 상기 제2 바이패스관로 상에 설치되어 물의 흐름을 연결 및 차단하는 제3 개폐밸브와; 상기 제2 바이패스관로의 후방으로 상기 제1 바이패스관로 상에 설치되어 물의 압력을 측정하는 압력센서와; 상기 압력센서로부터 신호를 전송받고, 상기 제1 개폐밸브, 제2 개폐밸브, 제3 개폐밸브 및 압력제어밸브의 작동을 각각 제어하는 제어부;를 포함하여 이루어진 상수도관용 수력발전시스템을 제시하였다.
또한 상기 종래기술은 가정으로 연결된 상수도관 상에 설치된 감압밸브에 의해 감압되어 버려지는 잉여에너지를 제2 바이패스관로 상에 설치된 수차발전기를 통해 회수하여 발전할 수 있는 효과를 실현하였으나, 분기관로에 설치되는 발전시스템의 구성물의 유지 및 관리가 다소 어려운 문제가 발생하여, 이를 해결하기 위한 지속적인 연구개발이 요구되는 실정이다.
본 발명은 상수도 배관용 발전시스템의 종래기술에 따른 문제점들을 개선하고자 안출된 기술로서, 종래 상수도 배관용 발전시스템은 단순히 상수도 배관에서 유동되는 물의 유동력을 이용하여 발전을 하는 것에 불과하여, 맨홀의 내부공간에 내입된 상수도 배관용 발전시스템의 구성물들의 유지 및 관리가 어려운 문제가 있었고;
또한 맨홀의 내부공간에 내입된 상수도 배관 또는 발전시스템 구성물의 고장시에는 관리자가 고장 유무를 쉽게 발견하지 못하는 문제가 발생하여, 이에 대한 해결점을 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자,
맨홀의 내부에 위치되는 개폐밸브가 구비된 상수도 배관에 장착되고, 내부에 상수도 배관에서 유동되는 물에 의하여 회전하는 임펠러를 내부에 구비하는 임펠러 배관; 상기 임펠러 배관의 외부에 위치되고, 상기 임펠러에 포함되는 회전축과 연결되는 발전기; 상기 발전기와 연결되어 발전기에서 발전된 전기를 저장하는 축전지; 맨홀의 내부에 장착되어 상기 임펠러 배관 및 상수도 배관의 상태를 촬영하는 카메라; 맨홀의 내부에 장착되고, 상기 발전기, 축전지 및 카메라와 연결되는 제어부 및; 맨홀 내부에 장착되고, 상기 제어부와 연결되는 무선통신부;를 포함하여 구성되고, 상기 무선통신부에 포함되는 송수신 안테나는 지상에 위치되는 가로등 또는 전주에 장착되도록 구성되며, 상기 무선통신부는 관리자 단말기와 무선통신 가능하도록 구성되는 상수도 배관용 발전시스템을 제시한다.
상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 상수도 배관용 발전시스템은 임펠러 배관에 내입된 임펠러의 회전력을 통하여 발전된 전기를 이용하여 맨홀의 내부공간에 장착된 카메라, 제어부,무선통신부 및 내부조명 등과 같은 부속물을 작동시키기 위한 전원으로 사용되어, 맨홀의 내부공간에 설치된 발전시스템의 구성물을 용이하게 유지 및 관리할 수 있는 효과를 얻을 수 있고;
또한 맨홀의 내부공간에 내입된 상수도 배관 또는 발전시스템 구성물의 고장시에는 관리자가 관리자 단말기를 통하여 고장 유무를 즉각적으로 확인할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 상수도 배관용 발전시스템을 나타내는 블럭도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 상수도 배관용 발전시스템에 포함되는 임펠러가 임펠러 배관에 장착된 상태를 나타내는 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 상수도 배관용 발전시스템에 포함되는 임펠러가 임펠러 배관에 장착된 상태를 나타내는 다른 사시도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 상수도 배관용 발전시스템에 포함되는 임펠러를 나타내는 사시도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 상수도 배관용 발전시스템에 포함되는 임펠러가 임펠러 배관에 장착된 상태를 나타내는 수평단면도.
도 6은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 의한 상수도 배관용 발전시스템에 포함되는 임펠러를 나타내는 사시도.
도 7은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 의한 상수도 배관용 발전시스템에 포함되는 임펠러를 나타내는 수직단면 사시도.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 상수도 배관용 발전시스템에 포함되는 임펠러에 보조 블레이드가 더 구비된 경우를 나타내는 사시도.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 상수도 배관용 발전시스템에 포함되는 임펠러에 보조 블레이드가 더 구비된 경우를 나타내는 수평단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 상수도 배관용 발전시스템에 포함되는 임펠러가 임펠러 배관에 장착된 상태를 나타내는 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 상수도 배관용 발전시스템에 포함되는 임펠러가 임펠러 배관에 장착된 상태를 나타내는 다른 사시도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 상수도 배관용 발전시스템에 포함되는 임펠러를 나타내는 사시도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 상수도 배관용 발전시스템에 포함되는 임펠러가 임펠러 배관에 장착된 상태를 나타내는 수평단면도.
도 6은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 의한 상수도 배관용 발전시스템에 포함되는 임펠러를 나타내는 사시도.
도 7은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 의한 상수도 배관용 발전시스템에 포함되는 임펠러를 나타내는 수직단면 사시도.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 상수도 배관용 발전시스템에 포함되는 임펠러에 보조 블레이드가 더 구비된 경우를 나타내는 사시도.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 상수도 배관용 발전시스템에 포함되는 임펠러에 보조 블레이드가 더 구비된 경우를 나타내는 수평단면도.
본 발명은 지중에 매설된 맨홀의 내부에 위치되는 상수도 배관에 장착된 발전기(200)에서 생산되는 전기를 이용하여 맨홀의 내부에 위치되는 상수도 배관 및 부설물을 관리할 수 있는 상수도 배관용 발전시스템에 관한 것으로서, 맨홀의 내부에 위치되는 개폐밸브(800)가 구비된 상수도 배관에 장착되고, 내부에 상수도 배관에서 유동되는 물에 의하여 회전하는 임펠러(100a)를 내부에 구비하는 임펠러 배관(100); 상기 임펠러 배관(100)의 외부에 위치되고, 상기 임펠러(100a)에 포함되는 회전축(110)과 연결되는 발전기(200); 상기 발전기(200)와 연결되어 발전기(200)에서 발전된 전기를 저장하는 축전지(300); 맨홀의 내부에 장착되어 상기 임펠러 배관(100) 및 상수도 배관의 상태를 촬영하는 카메라(400); 맨홀의 내부에 장착되고, 상기 발전기(200), 축전지(300) 및 카메라(400)와 연결되는 제어부(500) 및; 맨홀 내부에 장착되고, 상기 제어부(500)와 연결되는 무선통신부(600);를 포함하여 구성되고, 상기 무선통신부(600)에 포함되는 송수신 안테나(610)는 지상에 위치되는 가로등(SL) 또는 전주에 장착되도록 구성되며, 상기 무선통신부(600)는 관리자 단말기(700)와 무선통신 가능하도록 구성되는 상수도 배관용 발전시스템에 관한 것이다.
이하 본 발명의 실시예를 도시한 도면 1 내지 9를 참고하여 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
우선, 본 발명에 의한 상수도 배관용 발전시스템(이하, ‘발전시스템’이라 칭함.)은 상수도 배관을 유지 및 관리하기 위하여 지중에 매설되는 맨홀에 설치되어, 상수도 배관을 통하여 유동되는 물의 유동력을 이용하여 전기를 발전하고, 발전된 전기를 이용하여 맨홀에 설치되는 부설물을 관리하기 할 수 있도록 하는 발전시스템에 관한 것이다.
또한 본 발명에 의한 발전시스템이 적용되는 맨홀은 일정의 길이를 가지며 지중에 매설되는 상수도 배관을 서로 연결시키거나, 상수도 배관의 일정 부분에 장착되는 개폐밸브(800)의 관리를 위하여 지중에 매설되는 구조물로서, 내부공간을 가지고 상부에 맨홀뚜껑이 여닫힘 가능하도록 안착되는 구성을 할 수 있다.
아울러 상기 맨홀의 측부에는 상수도 배관이 관통할 수 있는 배관홀이 형성되는 구성을 하고, 맨홀의 내부공간에는 상수도 배관에서 유동되는 물의 유동을 조절할 수 있는 개폐밸브(800)가 상수도 배관에 장착된 상태로 내입되는 구성을 할 수 있다.
아울러 상기 개폐밸브(800)는 관리자에 의하여 수동으로 개폐되는 방식의 것으로 구성될 수도 있고, 전기를 공급받아 작동하는 모터(810)에 의한 구동력으로 개폐되는 자동 방식의 것으로 구성될 수도 있다.
이하, 본 발명에 의한 발전시스템은 거시적으로, 임펠러 배관(100), 발전기(200), 축전지(300), 카메라(400), 제어부(500) 및 무선통신부(600)를 포함하여 구성된다.
즉, 상기 임펠러 배관(100)은 맨홀의 내부에 위치되는 개폐밸브(800)가 구비된 상수도 배관에 장착되고, 내부에 상수도 배관에서 유동되는 물에 의하여 회전하는 임펠러(100a)를 내부에 구비하는 구성으로서, 상수도 배관에서 유동되는 물의 유동력을 이용하여 전기를 발전시키는 구성이다.
구체적으로, 상기 임펠러 배관(100)은 맨홀을 관통하는 기매설된 상수도 배관과 연결되어 임펠러 배관(100)의 길이방향 일측에 위치되는 상수도 배관에서 유동된 물을 임펠러 배관(100)의 타측으로 유동시키면서, 임펠러 배관(100)의 중공으로 유동되는 물의 유동력을 이용하여 임펠러(100a)를 회전시키는 구성이다.
이때, 상기 임펠러 배관(100)의 길이방향 양단에는 플랜지가 형성되는 구성을 하여 임펠러 배관(100)의 양측에 각각 위치되는 상수도 배관들에 형성된 플랜지와 대응 체결되는 구성을 할 수 있다.
아울러 상기 임펠러 배관(100)의 중공은 상기 상수도 배관의 중공과 동일한 내경을 가지도록 구성될 수도 있고, 상수도 배관보다 작은 크기의 내경을 가지도록 구성되어, 물이 상수도 배관의 중공을 통과할 때보다 임펠러 배관(100)의 중공을 통과할 때 보다 빠른 유속을 가짐으로써 임펠러(100a)의 회전속도가 더욱 빠르게 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
더불어 상기 구성의 임펠러 배관(100)의 중공에 내입되는 임펠러(100a)는 유동되는 물에 의하여 회전하여 임펠러(100a)에 포함되는 회전축(110)과 연결된 발전기(200)의 회전축을 회전시킴으로써 발전을 할 수 있도록 구성되면 다양한 형태의 것으로 구성될 수 있다. 이하, 임펠러(100a)에 관한 보다 구체적인 설명은 하기에서 다시 하겠다.
또한 상기 발전기(200)는 상기 임펠러 배관(100)의 외부에 위치되고, 상기 임펠러(100a)에 포함되는 회전축(110)과 연결되어 임펠러(100a)의 회전력을 전기에너지로 변환시키는 구성으로서, 일반적인 발전기(200)로 구성될 수 있다.
다만, 상기 발전기(200)의 본체는 상기 임펠러 배관(100) 또는 맨홀의 내부공간에 설치되는 별도의 구조물에 설치되는 구성을 할 수 있다.
아울러 상기 축전지(300)는 상기 발전기(200)와 연결되어 발전기(200)에서 발전된 전기를 저장하는 구성으로서, 일반적인 축전지(300)를 이용할 수 있다.
이때, 상기 축전지(300)는 발전기(200)와 전기라인이 직접 연결되는 구성을 할 수도 있고, 발전기(200)에서 발전되는 전기의 세기가 항상 일정할 수 없으므로 전압 안정기, 과충전 방지장치와 같은 별도의 부속장치가 더 연결된 후 축전지(300)와 연결되는 구성을 할 수 있다.
더불어 상기 축전지(300)는 하기의 제어부(500)와 연결되는 구성을 하여 축전지(300)의 축전량, 축전지(300)에서 인가되는 전기량 등을 제어부(500)에 파악할 수 있도록 구성될 수 있고, 상기 제어부(500)에서 파악된 축전지(300)에 관한 정보는 하기 무선통신부(600)를 통하여 관리자 단말기(700)로 전달되는 구성을 할 수 있다.
상기와 연관하여, 상수도 배관에 장착되는 상기 개폐밸브(800)가 전기를 공급받아 구동하는 모터(810)에 의하여 작동하는 자동 개폐밸브(800)로 구성되는 경우, 상기 자동 개폐밸브(800)는 상기 축전지(300)에서 전기를 공급받아 작동할 수 있다. 이때, 상기 축전지(300)에서 모터(810)로의 전기 인가 여부는 제어부(500)에 의한 제어로 이루어질 수 있음은 자명할 것이다.
또한 상기 카메라(400)는 맨홀의 내부공간에 장착되어 상기 임펠러 배관(100) 및 상수도 배관의 상태를 촬영할 수 있는 구성으로서, 맨홀의 내부공간에 설치되는 모든 구성 및 부설물의 상태를 영상으로 촬영할 수 있도록 하는 구성이다.
즉, 상기 카메라(400)는 일반적인 것을 이용할 수 있고, 별도의 메모리장치가 구비되어 촬영된 영상을 저장할 수도 있으며, 카메라(400)에서 촬영된 영상정보는 하기의 제어부(500)를 통하여 무선통신부(600)로 전달된 이후 관리자 단말기(700)로 전달되는 구성을 할 수 있다.
아울러 상기 제어부(500)는 상기 맨홀의 내부에 장착되고, 상기 발전기(200), 축전지(300) 및 카메라(400)와 연결되는 구성으로서, 마이콤(Micom)과 같은 단일의 반도체칩에 의하여 이루어질 수도 있고, 저항 캐피시터, 트랜지스터, 다이오드 등과 같은 복수의 소자 간의 조합에 의하여 이루어질 수도 있다.
즉, 제어부(500)는 발전기(200)의 발전 상태(발전되는 전기의 세기와 같은 것을 통칭함.), 축전지(300)의 축전량과 축전지(300)에서 인가되는 전기량에 관한 축전지(300) 상태, 카메라(400)의 작동 상태와 촬영된 영상정보 및 하기 무선통신부(600)와 송수신되는 모든 정보 등과 같은 본 발명에 의한 발전시스템의 모든 전기적인 신호에 의한 정보를 제어하고 관리하는 구성이다.
또한 상기 제어부(500)는 일정의 내부공간의 가지도록 박스 형태로 제작된 제어반 박스에 내입된 상태로 구성되어, 맨홀 내부공간의 습기 또는 이물질로부터의 제어부(500) 손상을 방지하도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 제어반 박스는 맨홀 내부공간에 설치된 구조물 또는 내부공간의 측벽에 고정된다.
더불어 상기 무선통신부(600)는 맨홀 내부에 장착되고, 상기 제어부(500)와 연결되는 구성으로서, 제어부(500)에서 생성 및 저장된 모든 전기적인 정보를 무선통신으로써 관리자 단말기(700)로 전달할 수 있는 구성이다.
이때, 상기 무선통신부(600)에 포함되는 송수신모듈은 상기 제어부(500)와 함께 제어반 박스에 내입된 상태로 구성되는 것이 바람직하다.
아울러 상기 무선통신부(600)에 포함되는 송수신 안테나(610)는 송수신모듈과 통신 케이블로 연결된 상태로 지상에 위치되는 것이 바람직하다. 이는 상기 송수신 안테나(610)가 맨홀의 내부공간에 위치되면, 관리자 단말기(700)와 송수신 안테나(610) 간의 무선통신이 용이하지 못할 우려가 있기 때문이다.
또한 상기 송수신 안테나(610)는 지상에 위치될 수 있으면 지상의 어떠한 구조물에 설치되는 구성을 할 수도 있지만, 바람직하게는 지상에 기설치된 가로등(SL) 또는 전주에 장착되는 구성을 하여, 기존의 구조물을 송수신 안테나(610)의 설치 구조물로 이용하여 경제성을 향상시킬 수 있다.
상기와 연관하여, 관리자 단말기(700)는 관리자가 소지한 상태로 본 발명에 의한 발전시스템의 구성물 및 맨홀에 내입된 상수도 배관의 상태를 관리할 수 있도록 하는 구성으로서, 별도로 제작된 발전시스템 관리용 단말기 또는 스마트폰과 같은 무선통신장치가 관리자 단말기(700)로 이용될 수 있다.
이때, 스마트폰을 관리자 단말기(700)로 이용할 경우에는, 상기 스마트폰에 상기 제어부(500)와 스마트폰이 연동될 수 있는 어플리케이션이 설치되어야 함은 자명할 것이다.
즉, 관리자는 상기 관리자 단말기(700)를 이용하여, 발전기(200)의 발전 상태, 축전지(300)의 상태, 카메라(400)의 작동 상태와 촬영된 영상정보 등과 같은 정보를 확인할 수 있고, 상기 개폐밸브(800)가 모터(810)에 의하여 자동으로 작동하는 것으로 구성되는 경우에는 모터(810)의 작동여부를 조절하여 개폐밸브(800)를 개폐시킬 수도 있다.
또한 본 발명에 의한 발전시스템은 맨홀의 내부공간에 내부조명(900)이 더 설치되는 구성을 하여, 맨홀의 내부공간을 밝힐 수 있도록 구성될 수 있다.
즉, 상기 내부조명(900)은 전기를 공급받아 빛을 발광할 수 있는 구성으로서, 바람직하게는 상기 축전지(300)에서 전기를 공급받아 작동되고, 작업자가 상수도 배관의 관리 및 보수를 위하여 맨홀의 내부로 진입할 때 또는 평상시에도 상기 카메라(400)에 의하여 영상을 촬영할 때 빛을 발광할 수 있다.
아울러 상기 내부조명(900)의 켜짐 및 꺼짐은 제어부(500)에 의하여 일정 시간에 자동으로 작동되는 구성을 할 수도 있고, 상기 관리자 단말기(700)에 의한 관리자의 작동으로 이루어질 수도 있다.
더불어 상기 축전지(300)에 저장된 전기는 상기 송수신 안테나(610)가 설치되는 지상의 가로등(SL)에 전기를 공급할 수도 있고, 지상에 위치되는 전주에 설치된 전력 케이블로 공급되어 일반적인 가정용 또는 산업용 전기으로도 사용될 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 발전시스템에 포함되는 상기 임펠러 배관(100)에 장착되는 임펠러(100a)에 관하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
우선, 상기에서 설명한 바와 같이 임펠러(100a)는 임펠러 배관(100)의 중공에 장착되고, 이하에서는 도 2의 임펠러 배관(100)의 전방에서 후방 및 도 5의 우측에서 좌측으로 물이 유동되는 경우를 기준하여 임펠러 배관(100) 및 임펠러(100a)를 구체적으로 설명하겠다.
즉, 본 발명에 의한 임펠러(100a)는 거시적으로 회전축(110), 복수 개의 가이드(120), 원형의 가이드링(130) 및 복수 개의 블레이드(140)를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 상기 회전축(110)은 길이방향 일측에 발전기(200)의 회전축이 연결되고, 임펠러 배관(100)의 유로를 가로지르며 회전 가능하도록 임펠러 배관(100)에 장착되는 구성으로서, 일정의 길이를 가지는 환봉 형태의 것으로 구성된다.
또한 상기 회전축(110)은 임펠러 배관(100) 유로의 직경보다 긴 길이를 가지도록 구성되어 임펠러 배관(100)의 유로를 가로지르고, 길이방향 양단 각각이 임펠러 배관(100)에 회전 가능하도록 체결되는 구성을 한다.
상기와 연관하여, 회전축(110)이 임펠러 배관(100)의 유로를 가로지르는 것의 의미는 상기 회전축(110)이 물의 유동방향에 대하여 수직한 방향으로 길이를 가지며 유로에 수직하게 세워짐을 의미한다.
더불어 상기 회전축(110)의 일측은 임펠러 배관(100)의 외부에 위치되는 상태를 가지고, 상기 회전축(110)의 일측은 발전기(200)의 회전축과 연결되어, 임펠러(100a) 회전축(110)의 회전력이 발전기(200)로 전달되어 전기를 발전할 수 있도록 구성된다.
아울러 상기 회전축(110)과 임펠러 배관(100)의 연결부분은 임펠러 배관(100)에서 회전축(110)은 회전 가능하되, 유로에서 유동되는 물이 임펠러 배관(100)의 외부로 유출되지 않도록 기밀성을 가져야 함은 자명할 것이다.
또한 상기 가이드(120)는 상기 회전축(110)의 길이방향을 기준하여 수직한 상태로 길이를 가지고, 회전축(110)을 중심으로 방사형을 이루며 회전축(110)에 일단이 체결되는 복수 개의 구성으로서, 회전축(110)과 하기 원형의 가이드링(130)을 상호 연결시키는 구성이다.
즉, 상기 복수 개의 가이드(120) 각각은 길이방향 일단이 회전축(110)에 체결되고, 타단은 회전축(110)에서 멀어져 임펠러 배관(100) 유로의 내주면에 인접된 상태로 위치된다. 이때, 상기 복수 개의 가이드(120)는 회전축(110)을 중심으로 등간격을 이루며 방사형으로 수평하게 배열되는 구성을 하여, 회전축(110)이 어느 한쪽 수평방향으로 편심되어 회전되지 않도록 구성된다.
상기와 연관하여, 상기 회전축(110)의 회전력은 하기 복수 개의 블레이드(140)에 의하여 발생되는데, 상기 복수 개의 가이드(120)는 물의 유동력에 의하여 부가적인 회전력을 발생시키도록 구성될 수 있다.
즉, 상기 가이드(120)는 길이방향에 대한 수직단면이 물의 유동방향을 기준으로 전방은 뾰족하고 후방은 벌어진 상태인 “
”형태를 가지도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 구성의 “
”형태를 가지도록 구성되기 때문에, 도 5와 같이 가이드(120a)가 회전축(110)을 중심으로 ⅰ) 물의 유동방향과 동일한 회전방향을 가지며 위치되는 유로의 영역(A)에서는 “
”형태의 파여진 후방으로 물이 내입되며 넓은 면적에 유동력을 가할 수 있고, 상기와 반대로 가이드(120b)가 ⅱ) 물의 유동방향과 반대방향으로 회전방향을 가지며 위치되는 유로의 영역(B)에서는 “
”형태의 뾰족한 전방으로 물의 유동력이 가해지기 때문에 물과 가이드(120) 간의 저항을 줄일 수 있도록 하며 회전축(110)을 중심으로 회전하기 때문에, 유로 내에서 변화되는 가이드(120)의 위치에 따라 물의 유동력을 크게 받거나 적게 받으며 회전축(110)을 중심으로 빠르게 회전할 수 있는 효과를 실현시킬 수 있다.
아울러 상기 가이드링(130)은 상기 복수 개 가이드(120)의 타단들에 체결되는 원형의 구성으로서, 하기의 복수 개의 블레이드(140)를 가이드링(130)의 상부 및 하부에 구비하는 구성이다.
즉, 상기 가이드링(130)은 일정의 내경을 가지는 링형태의 구성으로서, 중심이 상기 회전축(110)의 중심에 위치되어 회전축(110)을 회전시키는 구성이다. 이때, 가이드링(130)의 외경은 임펠러 배관(100) 유로의 내주면과 간섭되지 않을 정도의 크기를 가지도록 구성된다.
또한 상기 복수 개의 가이드(120)는 가이드링(130)의 내주에 가이드(120)의 길이방향 타단이 연결되는 구성을 함으로써 가이드링(130)이 회전축(110)을 중심으로 회전하면 복수 개의 가이드(120) 역시 각각의 가이드(120) 일단이 체결된 회전축(110)을 중심으로 회전하며 회전축(110)을 회전시킨다.
아울러 상기 원형의 가이드링(130)에 구비되는 복수 개의 블레이드(140)는 상기 가이드링(130)의 상부 및 하부 방향으로 돌출 형성되어, 임펠러 배관(100) 유로에서 유동되는 물의 유동력을 주되게 받아 가이드링(130)을 회전시키는 구성이다.
이때, 상기 복수 개의 블레이드(140)는 수평방향으로 판상을 이루는 가이드링(130)의 상부 및 하부에서 수직방향으로 돌출되어 높이를 형성함으로써 물의 유동력을 보다 크게 전달받을 수 있도록 구성된다.
또한 상기 블레이드(140)는 물의 유동력으로 임펠러 배관(100) 유로에서 가이드링(130)의 중심인 회전축(110)의 중심을 기준하여 회전하며 회전축(110)을 회전시킬 수 있으면 다양한 형태로 구성될 수 있고, 바람직하게는 길이방향에 대한 수직단면이 물의 유동방향을 기준으로 전방은 뾰족하고 후방은 벌어진 상태인 “
”형태를 가지도록 구성되고, 상기“
”형태의 블레이드(140)는 중간부분(131)은 가이드링(130)에 체결되고, 상부는 가이드링(130)의 상부에 위치되며, 하부는 가이드링(130)의 하부에 위치되도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 구성의 블레이드(140)는 도 4와 같이 “
”형태를 가지도록 구성되되, “
”형태의 중간부분(131)은 상기 가이드링(130)에 체결되고, 중간부분(131)의 상부는 가이드링(130)의 상부에 위치되어 가이드링(130)의 상부로 유동되는 물의 유동력을 전달받고, 중간부분(131)의 하부는 가이드링(130)의 하부에 위치되어 가이드링(130)의 하부로 유동되는 물의 유동력을 전달받아 가이드링(130)을 회전시킬 수 있다.
보다 상세하면, 상기 “
”형태의 블레이드(140)는 도 5와 같이 블레이드(140a)가 회전축(110)을 중심으로 ⅲ) 물의 유동방향과 동일한 회전방향을 가지며 위치되는 유로의 영역(A)에서는 “
”형태의 파여진 후방으로 물이 내입되며 넓은 면적에 유동력을 가할 수 있고, 상기와 반대로 블레이드(140b)가 ⅳ) 물의 유동방향과 반대방향으로 회전방향을 가지며 위치되는 유로의 영역(B)에서는 “
”형태의 뾰족한 전방으로 물의 유동력이 가해지기 때문에 물과 가이드(120) 간의 저항을 줄일 수 있도록 하며 회전축(110)을 중심으로 회전하기 때문에, 유로 내에서 변화되는 블레이드(140)의 위치에 따라 물의 유동력을 크게 받거나 적게 받으며 회전축(110)을 중심으로 빠르게 회전할 수 있는 효과를 실현시킬 수 있다.
아울러 상기 “
”형태의 블레이드(140)는 중간부분(131)을 기준으로 상부와 하부가 일체의 것으로 구성되며 가이드링(130)에 구비되는 구성을 할 수도 있고, 중간부분(131)을 기준으로 상부와 하부가 분리된 상태로 가이드링(130)에 구비되는 구성을 할 수도 있다.
이때, 상기 중간부분(131)을 기준으로 상부와 하부로 분리된 블레이드(140)는 상부와 하부의 전방이 서로 일치한 위치를 이루며 가이드링(130)에 구비되는 구성을 할 수도 있고, 상부와 하부가 가이드링(130) 상에서 일정의 이격간격을 가지며 서로 엇갈린 상태로 가이드링(130)에 구비될 수도 있다.
더불어 상기와 같이 복수 개의 블레이드(140)가 구비되는 가이드링(130)은 내측과 외측이 일직선을 이루는 수직단면을 가지는 판상의 형태로 구성될 수도 있고, 도 7과 같이 내측에서 외측방향으로 중간부분(131)이 내측부분(132) 및 외측부분(133)보다 더 두꺼운 형태의 수직단면을 가지도록 구성될 수 있다.
즉, 상기 구성의 가이드링(130)은 수직단면의 중간부분(131)이 더 내측부분(132)과 외측부분(133)보다 더 두꺼운 형태를 가지도록 구성되기 때문에, 가이드링(130)의 회전시에 가이드링(130)의 내측부분(132)의 상하부면, 외측부분(133)의 상하부면 쪽으로 유동된 물이 가이드링(130)의 상부와 하부로 갈라질 수 있도록 하기 때문에, 물과 가이드링(130) 및 물과 가이드(120) 간의 마찰을 줄일 수 있도록 하여, 회전축(110)의 회전속도를 증가시킬 수 있는 효과를 실현시킬 수 있다.
아울러 상기 가이드링(130)은 가이드링(130)이 회전축(110)의 길이방향 중간부분(131)에 위치될 때, 길이방향의 상단은 회전축(110)의 상부에 체결되고, 길이방향의 하부는 회전축(110)의 하부에 체결되며, 길이방향의 중간부분(151)은 가이드링(130)에 체결되는 복수 개의 보조 블레이드(150)를 더 포함하여 구성되고, 상기 보조 블레이드(150)는 물의 유동방향을 기준으로 길이방향 전방은 뾰족하고 후방은 벌어진 상태인 “
” 형태의 곡선형으로 구성될 수 있다.
즉, 상기 보조 블레이드(150)는 상기 블레이드(140)와 더불어 물의 유동력을 전달받아 회전축(110)을 더욱 빠르고 강한 회전력으로 회전시키기 위한 구성으로서, 길이방향 양단은 회전축(110)의 상부와 하부에 각각 체결되고, 중간부분(151)은 가이드링(130)에 체결되는 구성을 한다.
보다 상세하면, 상기 보조 블레이드(150)는 가이드링(130)과 체결되는 중간부분(151)이 길이방향 양단보다 전방에 위치된 “
” 형태의 곡선형을 가지도록 구성됨으로써, 상기 “
” 형태의 수직단면을 가지는 블레이드(140)와 동일한 원리에 의하여 회전축(110)을 보다 빠르고 강력하게 회전시킬 수 있는 구성이다.
즉, 상기 구성의 보조 블레이드(150)는 물의 유동방향을 기준으로 길이방향의 중간부분(131)은 가이드링(130)에 체결된 상태로 전방으로 돌출되고, 길이방향 양단은 회전축(110)에 체결된 상태로 후방에 위치되는 곡선형의 형태를 가지도록 구성되어, 회전축(110)을 중심으로 회전하며 유로 내에서 위치변화되는 보조 블레이드(150)의 위치에 따라 물의 유동력을 크게 받거나 적게 받을 수 있도록 구성된다.
즉, 상기 구성의 보조 블레이드(150)는 “
”형태를 가지는 블레이드(140)와 동일한 원리에 의하여, 도 9와 같이 보조 블레이드(150a)가 회전축(110)을 중심으로 ⅲ) 물의 유동방향과 동일한 회전방향을 가지며 위치되는 유로의 영역(A)에서는 “
”형태의 파여진 후방으로 물이 내입되며 넓은 면적에 유동력을 가할 수 있고, 상기와 반대로 보조 블레이드(150b)가 ⅳ) 물의 유동방향과 반대방향으로 회전방향을 가지며 위치되는 유로의 영역(B)에서는 “
”형태의 뾰족한 전방으로 물의 유동력이 가해지기 때문에 물과 가이드(120) 간의 저항을 줄일 수 있도록 하며 회전축(110)을 중심으로 회전하기 때문에, 유로 내에서 변화되는 블레이드(140)의 위치에 따라 물의 유동력을 크게 받거나 적게 받으며 회전축(110)을 중심으로 빠르게 회전할 수 있는 효과를 실현시킬 수 있다.
상기는 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.
100 : 임펠러 배관 100a : 임펠러
110 : 회전축 120 : 가이드
130 : 가이드링 131 : 중간부분
132 : 내측부분 133 : 외측부분
140 : 블레이드 150 : 보조 블레이드
151 : 중간부분 200 : 발전기
300 : 축전지 400 : 카메라
500 : 제어부 600 : 무선통신부
610 : 송수신 안테나 700 : 관리자 단말기
800 : 개폐밸브 810 : 모터
900 : 내부조명 SL : 가로등
110 : 회전축 120 : 가이드
130 : 가이드링 131 : 중간부분
132 : 내측부분 133 : 외측부분
140 : 블레이드 150 : 보조 블레이드
151 : 중간부분 200 : 발전기
300 : 축전지 400 : 카메라
500 : 제어부 600 : 무선통신부
610 : 송수신 안테나 700 : 관리자 단말기
800 : 개폐밸브 810 : 모터
900 : 내부조명 SL : 가로등
Claims (6)
- 맨홀의 내부에 위치되는 개폐밸브(800)가 구비된 상수도 배관에 장착되고, 내부에 물이 유동되는 중공이 형성되며, 상수도 배관에 길이방향 양단이 연결되는 임펠러 배관(100);
상기 임펠러 배관(100)의 중공 내부에 구비되고, 유동되는 물에 의하여 회전하는 임펠러(100a);
상기 임펠러 배관(100)의 외부에 위치되고, 상기 임펠러(100a)에 포함되는 회전축(110)과 연결되는 발전기(200);
상기 발전기(200)와 연결되어 발전기(200)에서 발전된 전기를 저장하는 축전지(300);
맨홀의 내부에 장착되어 상기 임펠러 배관(100) 및 상수도 배관의 상태를 촬영하는 카메라(400);
맨홀의 내부에 장착되고, 상기 발전기(200), 축전지(300) 및 카메라(400)와 연결되는 제어부(500);
맨홀 내부에 장착되고, 상기 제어부(500)와 연결되는 무선통신부(600);
상기 축전지(300)로부터 전기를 공급받는 지상의 가로등(SL);
상기 가로등(SL)에 장착되고, 상기 무선통신부(600)에 포함되는 송수신 안테나(610);
상기 무선통신부(600)와 무선통신되는 관리자 단말기(700);
상기 축전지(300)에서 전기를 공급받고, 상기 개폐밸브(800)를 구성하는 자동 개폐밸브(800)를 작동시키는 모터(810);및
맨홀 내부에 설치되고, 상기 축전지(300)에서 전기를 공급받아 작동되는 내부조명(900);를 포함하고,
상기 임펠러(100a)는,
길이방향 일측에 발전기(200)의 회전축이 연결되고, 상기 임펠러 배관(100)의 유로를 가로지르며 회전 가능하도록 임펠러 배관(100)에 장착되는 회전축(110);
상기 회전축(110)의 길이방향을 기준하여 수직한 상태로 길이를 가지고, 회전축(110)을 중심으로 방사형을 이루며 회전축(110)에 일단이 체결되는 복수 개의 가이드(120);
상기 복수 개 가이드(120)의 타단들에 체결되는 원형의 가이드링(130);및
상기 가이드링(130)에 상부 및 하부 방향으로 등간격을 이루며 돌출 형성되는 복수 개의 블레이드(140);를 포함하는 것을 특징으로 하는 상수도 배관용 발전시스템.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 블레이드(140)는,
길이방향에 대한 수직단면이 물의 유동방향을 기준으로 전방은 뾰족하고 후방은 벌어진 상태인 “”형태를 가지도록 구성되고,
상기“”형태의 블레이드(140)는,
중간부분(131)은 가이드링(130)에 체결되고, 상부는 가이드링(130)의 상부에 위치되며, 하부는 가이드링(130)의 하부에 위치되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 상수도 배관용 발전시스템.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180045776A KR101937990B1 (ko) | 2018-04-19 | 2018-04-19 | 상수도 배관용 발전시스템 |
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