KR102105556B1 - 낙차를 이용한 다단 발전 시스템 - Google Patents

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KR102105556B1 KR1020180157166A KR20180157166A KR102105556B1 KR 102105556 B1 KR102105556 B1 KR 102105556B1 KR 1020180157166 A KR1020180157166 A KR 1020180157166A KR 20180157166 A KR20180157166 A KR 20180157166A KR 102105556 B1 KR102105556 B1 KR 102105556B1
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Abstract

본 발명은 낙차를 이용한 다단 발전 시스템을 개시한다. 즉, 본 발명은 배수관에 다단으로 장착되는 복수의 발전 장치에 의해 해당 배수관으로부터 유입되는 물에 의한 낙차를 이용하여 발전 장치를 통해 전기를 생산함으로써, 기존 설비의 변형을 최소화하여 최적의 전기를 생산할 수 있고, 저렴하고 편리하게 전기를 생산할 수 있다.

Description

낙차를 이용한 다단 발전 시스템{Multistage generating system using water level}
본 발명은 낙차를 이용한 다단 발전 시스템에 관한 것으로서, 특히 배수관에 다단으로 장착되는 복수의 발전 장치에 의해 해당 배수관으로부터 유입되는 물에 의한 낙차를 이용하여 발전 장치를 통해 전기를 생산하는 낙차를 이용한 다단 발전 시스템에 관한 것이다.
수자원 공사로부터 제공되는 수돗물은 수도 계량기를 통해 계량된 후 배수관을 통해 최종적으로 사용자에게 제공된다.
이때, 배수관을 통해 공급되는 수돗물은 사용 목적에 따라 사용된 후, 하수 배관 등을 통해 버려지고 있어, 배수관을 통과하는 물에 대한 다용도의 활용이 필요한 실정이다.
한국등록특허 제10-0807404호 [제목: 하천의 제방보다 더 높은 형태로 구성되는 대용량의 다단계 저수공간을 이용하여 오염된 수질을 정화하면서 지속적으로 발전하는 방법]
본 발명의 목적은 배수관에 다단으로 장착되는 복수의 발전 장치에 의해 해당 배수관으로부터 유입되는 물에 의한 낙차를 이용하여 발전 장치를 통해 전기를 생산하는 낙차를 이용한 다단 발전 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 배수관의 일측에 형성된 공기 유입구를 통해 공기를 해당 배수관에 유입하여, 발전 장치로 물과 함께 공기가 제공되도록 구성하는 낙차를 이용한 다단 발전 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 배수관에 흐르는 물의 유량에 따라 발전 장치로 제공되는 물 중 일부를 바이패스시키는 낙차를 이용한 다단 발전 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 배수관에 흐르는 물의 유량에 따라 발전 장치의 상단에 위치한 물 유입 조절부의 크기를 넓히거나 좁혀서 배수관을 통해 발전 장치로 유입되는 물의 양을 조절하는 낙차를 이용한 다단 발전 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 낙차를 이용한 다단 발전 시스템은 지면을 기준으로 일정 각도 이상 기울어진 배수관; 상기 배수관의 일측에 설치되어, 상기 배수관으로 유입되는 물의 유량 및 유속을 측정하는 센서부; 상기 배수관의 일측에 삽입 형성되어, 상기 배수관을 통해 유입되는 물의 낙차를 이용해서 발전하여 전기를 생산하는 발전 장치; 상기 발전 장치에 의해 생산된 전기를 저장하는 배터리부; 및 상기 센서부에 의해 측정된 유량 및 유속을 근거로 상기 배수관을 통해 상기 발전 장치로 유입되는 물의 양 및 물의 속도 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 배수관으로부터 분기 구성되는 공기 유입부; 및 상기 제어부의 제어에 의해, 외부 공기를 상기 공기 유입부를 통해 상기 배수관 내부로 유입시키도록 작동하는 공기 유입 조절 밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 센서부, 상기 공기 유입부, 상기 공기 유입 조절 밸브 및 상기 발전 장치는 하나의 세트로 구성되어, 상기 배수관의 길이 방향으로 다단으로 삽입 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 발전 장치는, 수납공간이 형성되며, 일면이 차단되고, 타면이 개방된 구조로 형성되는 본체; 상기 본체의 일단에 형성되며, 나사산 형태로 구성되어, 상기 발전 장치가 삽입되는 상기 배수관의 일단에 형성된 나사홈과 맞물려 고정되는 제 1 연결부; 상기 본체의 타단에 형성되며, 나사산 형태로 구성되어, 상기 발전 장치가 삽입되는 상기 배수관의 타단에 형성된 나사홈과 맞물려 고정되는 제 2 연결부; 상기 본체와 상기 제 1 연결부 사이에 형성되며, 상기 제어부의 제어에 의해 상기 배수관 및 상기 제 1 연결부를 통해 상기 본체 내부로 유입되는 물의 양을 제어하는 유량 조절부; 일부가 상기 본체에 형성된 수납공간 내부에 형성되며, 일면에 제 1 홈과, 타면에 상기 제 1 홈의 외주에 형성되는 제 2 홈과, 상기 제 2 홈의 외측에 연장 형성되는 고정부를 포함하는 지지부; 상기 제 1 홈에 삽입 형성되며, 상기 지지부에 회전 가능하게 설치되는 수평의 회전축과, 상기 제 1 홈의 외주에 형성되며, 상기 회전축을 기준으로 방사상으로 배열된 복수의 버킷을 포함하는 수차; 상기 제 2 홈에 삽입 형성되며, 상기 배수관 및 상기 제 1 연결부를 통해 낙차에 의해 유입되는 물에 의해 회전하는 상기 수차의 회전을 근거로 구동되어 전기를 생산하는 발전기; 및 상기 제 1 홈에 상기 수차가 삽입 형성되고, 상기 제 2 홈에 상기 발전기가 삽입 형성된 후, 상기 지지부가 상기 본체 내부에 삽입 형성된 상태에서, 상기 지지부의 타면에 결합되는 덮개를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 유량 조절부는, 조리개 형태로 구성되며, 상기 센서부에 의해 측정된 물의 유량 및 유속 중 적어도 하나가 미리 설정된 기준 유량 및 기준 유속 중 적어도 하나보다 작을 때, 상기 제어부의 제어에 의해, 상기 조리개 형태를 좁혀서 상기 본체 내부로 유입되는 물의 유속을 빠르게 하며, 상기 센서부에 의해 측정된 물의 유량 및 유속 모두가 상기 기준 유량 및 기준 유속보다 클 때, 상기 제어부의 제어에 의해, 상기 본체 내부로 유입되는 물의 유속을 상기 센서부에서 측정된 물의 유속에 대응하도록 상기 조리개 형태를 조정할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 제어부는, 상기 센서부에 의해 측정된 물의 유량 및 유속 중 적어도 하나가 미리 설정된 기준 유량 및 기준 유속 중 적어도 하나보다 작을 때, 상기 발전 장치로 유입되는 물 중 일부를 바이패스시키기 위해서 상기 지지부와 상기 배수관 사이가 이격되도록 상기 지지부를 시프트시킬 수 있다.
본 발명은 배수관에 다단으로 장착되는 복수의 발전 장치에 의해 해당 배수관으로부터 유입되는 물에 의한 낙차를 이용하여 발전 장치를 통해 전기를 생산함으로써, 기존 설비의 변형을 최소화하여 최적의 전기를 생산할 수 있고, 저렴하고 편리하게 전기를 생산할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 배수관의 일측에 형성된 공기 유입구를 통해 공기를 해당 배수관에 유입하여, 발전 장치로 물과 함께 공기가 제공되도록 구성함으로써, 전기 생산의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 배수관에 흐르는 물의 유량에 따라 발전 장치로 제공되는 물 중 일부를 바이패스시킴으로써, 사용자의 물을 사용하는데 불편함이 없도록 함에 따라 사용상의 편의성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 배수관에 흐르는 물의 유량에 따라 발전 장치의 상단에 위치한 물 유입 조절부의 크기를 넓히거나 좁혀서 배수관을 통해 발전 장치로 유입되는 물의 양을 조절함으로써, 발전 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 낙차를 이용한 다단 발전 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 낙차를 이용한 다단 발전 시스템의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발전 장치의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 낙차를 이용한 다단 발전 시스템의 구성을 나타낸 구성도이다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 낙차를 이용한 다단 발전 시스템(10)의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 낙차를 이용한 다단 발전 시스템(10)의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 낙차를 이용한 다단 발전 시스템(10)은 배수관(100), 센서부(200), 공기 유입부(300), 공기 유입 조절 밸브(400), 발전 장치(500), 제어부(600) 및 배터리부(700)로 구성된다. 도 1 및 도 2에 도시된 다단 발전 시스템(10)의 구성 요소 모두가 필수 구성 요소인 것은 아니며, 도 1 및 도 2에 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 다단 발전 시스템(10)이 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성 요소에 의해서도 다단 발전 시스템(10)이 구현될 수도 있다.
상기 배수관(100)은 주택, 오피스텔, 아파트, 상가, 건물 등의 다양한 건축물 내에서 물을 일정 장소에서 다른 장소로 이동시키기 위해 사용된다. 이때, 상기 물은 사용전 또는 사용후의 상수 또는 하수일 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 설명의 편의를 위해 하나의 배수관(100)으로 설명하고 있으나, 실제 구성에서는 상기 배수관(100)의 일측에 복수의 발전 장치(500)가 각각 삽입되어 구성된 상태로, 상기 배수관(100)이 복수로 분할된 상태일 수 있다.
또한, 상기 배수관(100)은 물의 낙차에 의해 전기 에너지를 생산할 수 있도록 특정 장소에서 지면(또는 수평면)을 기준으로 수직으로 형성된 상태일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 상기 배수관(100)은 특정 장소에 수직으로 형성된 상태를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 물의 낙차 원리를 이용할 수 있도록 상기 배수관(100)이 미리 설정된 각도(예를 들어 30도) 이상 기울어진 상태인 경우에도 본 발명에 따른 기술적 구성들을 적용할 수 있다.
상기 센서부(200)는 상기 배수관(100)의 일측에 형성(또는 구성/배치/설치)된다.
또한, 상기 센서부(200)는 미리 설정된 시간 간격으로(또는 미리 설정된 주기마다) 상기 배수관(100)을 통과하는 물의 유량, 유속 등을 측정하기 위한 복수의 센서 등을 포함한다.
또한, 상기 센서부(200)는 상기 측정된 상기 배수관(100)을 통과하는 물의 유량, 유속 등의 정보를 상기 제어부(600)에 제공한다.
이때, 상기 센서부(200)와 상기 제어부(600)가 이격되어 설치된 경우, 유/무선 통신 방식에 의해 해당 센서부(200)에서 측정된 정보들(예를 들어 유량, 유속 등 포함)이 상기 제어부(600)에 전송될 수 있다.
또한, 상기 센서부(200)는 상기 복수의 발전 장치(500)가 설치되는 배수관(100)의 최상단 및 최하단에 각각 설치되어, 상기 복수의 발전 장치(500) 중에서 최초(또는 첫 번째) 구성된 발전 장치(500)가 위치한 배수관(100)에 유입되는 물의 제 1 유량, 제 2 유속 등과, 상기 복수의 발전 장치(500) 중에서 마지막 구성된 발전 장치(500)가 위치한 배수관(100)에서 배출되는 물의 제 N 유량, 제 N 유속 등을 각각 측정할 수 있다. 여기서, 상기 N은 자연수일 수 있다.
즉, 상기 센서부(200)는 상기 배수관(100)에 형성된 복수의 발전 장치(500)에 대해서 상기 복수의 발전 장치(500)에 유입되는 물의 유량(또는 제 1 유량), 유속(또는 제 1 유속) 등을 측정하고, 상기 복수의 발전 장치(500)를 통과한 후 배출되는 물의 유량(또는 제 N 유량), 유속(또는 제 N 유속) 등을 각각 측정할 수 있다.
상기 공기 유입부(300)는 상기 배수관(100)으로부터 분기되어 구성한다.
또한, 상기 공기 유입부(300)는 상기 제어부(600)의 제어에 의한 상기 공기 유입 조절 밸브(400)의 동작에 따라, 외부 공기(또는 외기/밖의 공기)를 상기 배수관(100) 내부로 유입시킨다.
상기 공기 유입 조절 밸브(400)는 상기 공기 유입부(300)의 일측(또는 일단)에 형성한다.
또한, 상기 공기 유입 조절 밸브(400)는 상기 제어부(600) 또는 사용자의 수동 제어에 의해, 온/오프되어 상기 공기 유입부(300)를 통해 상기 외부 공기를 상기 배수관(100) 내부로 유입시킨다.
즉, 상기 배수관(100) 내에 흐르는 물의 양이 미리 설정된 기준 유량보다 적거나 물의 유속이 미리 설정된 기준 유속보다 느린 경우, 상기 공기 유입 조절 밸브(400)는 상기 제어부(600) 또는 상기 사용자의 제어에 의해, 상기 배수관(100) 내부로 유입되는 외부 공기의 양을 증가시켜서 상기 배수관(100) 내부 압력을 높여 해당 배수관(100) 내에 흐르는 물의 유속을 빠르게 할 수 있다.
또한, 상기 배수관(100) 내에 흐르는 물의 양이 상기 미리 설정된 기준 유량보다 많거나 물의 유속이 상기 미리 설정된 기준 유속보다 빠른 경우(또는 상기 물의 양이 상기 기준 유량보다 많고 상기 물의 유속이 상기 기준 유속보다 빠른 경우), 상기 공기 유입 조절 밸브(400)는 상기 제어부(600) 또는 상기 사용자의 제어에 의해, 상기 배수관(100) 내부로 유입되는 외부 공기를 차단하거나 또는, 상기 배수관(100) 내부로 유입되는 외부 공기의 양을 상기 물이 양이 적거나 상기 물의 유속이 느린 경우보다 상대적으로 적도록 제어할 수 있다.
상기 발전 장치(500)는 상기 배수관(100)의 일측에 삽입되어 구성한다.
상기 배수관(100)을 통해 유입되는 물의 낙차를 이용해서 발전하여 전기(또는 전력)를 생산한다.
또한, 상기 발전 장치(500)는 상기 생산된 전기를 상기 배터리부(700)에 충전(또는 저장)한다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 발전 장치(500)는 본체(510), 제 1 연결부(520), 유량 조절부(530), 제 2 연결부(540), 지지부(550), 수차(560), 발전기(570) 및 덮개(580)로 구성된다. 도 3에 도시된 발전 장치(500)의 구성 요소 모두가 필수 구성 요소인 것은 아니며, 도 3에 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 발전 장치(500)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성 요소에 의해서도 발전 장치(500)가 구현될 수도 있다.
상기 본체(510)는 플라스틱 등 절연물질로 구성한다.
또한, 상기 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 본체(510)는 수납공간(511)이 형성되며, 일면이 차단되고, 타면이 개방된 상태로 구성한다.
또한, 상기 수납공간(511)에는 다른 구성 요소들(530, 550, 560, 570)이 수납(또는 배치)될 수 있다.
또한, 상기 수납공간(511)에는 다른 구성 요소들(530, 550, 560, 570)이 수납된 후, 상기 본체(510)의 타면에는 상기 덮개(580)가 고정(또는 배치/설치/구성/형성)될 수 있다.
또한, 상기 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 본체(510)는 상기 배수관(100) 사이에 직접 연결할 수 있도록(또는 끼워넣을 수 있도록) 구성한다.
즉, 상기 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 본체(510)의 일단에 형성된 제 1 연결부(520)는 나사산 형태로 구성되어, 상기 제 1 연결부(520)가 상기 발전 장치(500)가 삽입되는 상기 배수관(100)의 일단에 형성된 나사홈과 서로 맞물려 고정될 수 있다.
또한, 상기 본체(510)의 타단에 형성된 제 2 연결부(540)는 나사산 형태로 구성되어, 상기 제 2 연결부(540)가 상기 발전 장치(500)가 삽입되는 상기 배수관(100)의 타단(또는 다른 배수관(100)의 타단)에 형성된 나사홈과 서로 맞물려 고정될 수 있다.
이와 같이, 상기 본체(510)는 기존 배수관(100)의 일측을 대체하여 간편하게 설치(또는 시공)할 수 있다.
또한, 이와 같이, 상기 배수관(100) 및 상기 제 1 연결부(520)를 통과한 물은 상기 본체(510) 내부에 구성된 수차(560)를 회전시켜, 상기 발전기(570)에 의해 전기를 생산할 수 있다.
상기 제 1 연결부(520)는 상기 본체(510)의 일단에 형성한다.
또한, 상기 제 1 연결부(520)는 나사산 형태로 구성되어, 상기 배수관(100)의 일단과 연결된다.
상기 유량 조절부(530)는 상기 본체(510)와 상기 제 1 연결부(520) 사이에 형성한다.
또한, 상기 유량 조절부(530)는 상기 제어부(600)의 제어에 의해 상기 배수관(100) 및 상기 제 1 연결부(520)를 통해 상기 본체(510) 내부로 유입되는 물의 양을 제어한다.
즉, 상기 유량 조절부(530)는 상기 제어부(600)의 제어에 의해 조리개 형태로 동작하면서 상기 배수관(100)을 통한 물 유입구의 폭을 넓히거나 좁혀서 상기 배수관(100)을 통해 상기 수차(560)로 전달되는 물의 양을 조절할 수 있다.
예를 들어, 상기 센서부(200)에 의해 측정된 물의 유량 및/또는 유속이 상기 미리 설정된 기준 유량 및/또는 기준 유속보다 작을 때, 상기 유량 조절부(530)는 상기 제어부(600)의 제어에 의해, 조리개 형태를 좁혀서 상기 본체(510) 내부로 유입되는 물의 유속이 빨라지도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 센서부(200)에 의해 측정된 물의 유량 및 유속이 상기 미리 설정된 기준 유량 및 기준 유속보다 클 때, 상기 유량 조절부(530)는 상기 제어부(600)의 제어에 의해, 상기 본체(510) 내부로 유입되는 물의 유속을 해당 배수관(100)의 초기 유속(또는 다단으로 형성된 복수의 발전 장치(500)에 각각 대응하는 복수의 센서부(200) 중에서 해당 물의 유량 및 유속을 측정한 관련 센서부(200)에 의해 측정된 유속)에 대응하도록(또는 일치/유사하도록) 조리개 형태를 넓힐 수도(또는 조정할 수도) 있다.
상기 제 2 연결부(540)는 상기 본체(510)의 타단에 형성한다.
또한, 상기 제 2 연결부(540)는 나사산 형태로 구성되어, 다른 배수관(100)의 타단과 연결된다.
또한, 상기 제 2 연결부(540)는 상기 수차(560)를 통과한 물이 상기 배수관(100)을 통해 이동하도록 구성한다.
상기 지지부(550)는 일부가 상기 본체(510)에 형성된 수납공간(511) 내부에 형성된다.
또한, 상기 지지부(550)는 일면에 상기 수차(560)에 포함된 회전축(561)이 삽입되는 제 1 홈(551)과, 타면에 상기 제 1 홈(551)의 외주에 형성되며 상기 발전기(570)가 삽입(또는 수납)되는 제 2 홈(552)과, 상기 제 2 홈(552)의 외측에 연장 형성되는 고정부(553)를 형성한다. 이때, 상기 고정부(553)의 외경은 상기 본체(510)의 외경과 일치할 수 있다.
또한, 상기 제 1 홈(551)에 상기 수차(560)가 삽입 형성되고, 상기 제 2 홈(552)에 상기 발전기(570)가 삽입 형성된 후, 상기 지지부(550)가 상기 본체(510) 내부에 삽입 형성된 상태에서, 상기 지지부(550)의 타면에 상기 덮개(580)가 결합되어 완성체인 상기 발전 장치(500)를 구성할 수 있다.
이와 같이, 상기 제 1 홈(551)에 삽입된 회전축(561)과 상기 제 2 홈(552)에 삽입된 발전기(570)가 상호 연동하여 상기 발전기(570)에 의해 전기를 생산할 수 있다.
또한, 상기 지지부(550)는 상기 제어부(600)의 제어에 의해, 좌/우로 시프트(또는 이동)할 수 있다.
즉, 상기 배수관(100)을 통과하는 물의 유량 및/또는 유속이 미리 설정된 기준 유량 및/또는 기준 유속 미만인 경우, 상기 지지부(550)는 상기 제어부(600)의 제어에 의해 해당 발전 장치(500)로 유입되는 물 중 일부를 바이패스시키기(또는 bypass, 우회시키기) 위해서 상기 배수관(100)과 상기 제 1 연결부(520)와 상기 제 2 연결부(540)로부터 이격되도록(또는 멀어지도록) 시프트될 수 있다.
이때, 상기 배수관(100)을 통과하는 물의 유량 및/또는 유속이 미리 설정된 기준 유량 및/또는 기준 유속 미만인 경우, 상기 제어부(600)의 제어에 의해, 상기 수차(560)를 구성하는 원판과 버킷(또는 날개판)이 다른 측면으로 포개지도록 구성할 수도 있다.
상기 수차(560)는 상기 본체(510)에 형성된 수납공간(511) 내부에 위치(또는 형성/배치/구성)한다.
또한, 상기 수차(560)는 상기 지지부(550)의 일면에 형성된 제 1 홈(551)에 삽입 형성되며 해당 지지부(550)에 회전 가능하게 설치되는 수평의 회전축(561)과, 상기 제 1 홈(551)의 외주에 형성되며 상기 회전축(561)을 기준으로 방사상으로 배열된 복수의 버킷(562)을 각각 구비한다. 이때, 상기 버킷(562)은 방사상으로 배열된 날개판과, 해당 날개판에 의해 구분되어 상기 배수관(100)을 통해 유입되는 물을 일시적으로 모아지는 공간부로 구성될 수 있다.
또한, 상기 복수의 버킷(562)은 상기 배수관(100) 및 상기 제 1 연결부(520)를 통해 낙차에 의해 유입되는 물에 의해 회전한다.
상기 발전기(570)는 상기 본체(510)에 형성된 수납공간(511) 내부에 위치(또는 형성/배치/구성)한다.
또한, 상기 발전기(570)는 상기 지지부(550)의 타면에 형성된 제 2 홈(552)에 삽입 형성된다.
또한, 상기 발전기(570)는 상기 배수관(100) 및 상기 제 1 연결부(520)를 통해 낙차에 의해 유입되는 물에 의해 회전하는 상기 수차(560)의 회전을 근거로 구동되어 전기를 생산한다.
또한, 상기 발전기(570)는 상기 생산되는 전기를 상기 배터리부(700)에 저장(또는 충전)한다.
상기 발전 장치(500)를 통과한 물은 상기 배수관(100)을 통해 다음 발전 장치(500)로 유입될 수 있다.
또한, 복수의 발전 장치(500) 중에서 최종단(또는 최하부)에 위치한 발전 장치(500)를 통과한 물은 해당 배수관(100)의 끝단에 연결된 저장 탱크(미도시)에 저장되거나, 해당 물(또는 상수)을 필요로 하는 장치(미도시)에 제공되거나, 해당 물(또는 하수)을 폐수 처리하기 위한 장치(미도시)에 제공될 수 있다.
상기 센서부(200), 상기 공기 유입부(300), 상기 공기 유입 조절 밸브(400), 상기 발전 장치(500) 등은 하나의 세트로 구성되어, 상기 배수관(100)의 길이 방향으로 다단 형성(또는 다단으로 삽입 형성)한다.
이와 같이, 복수의 발전 장치(500)를 다단으로 형성함에 따라, 상기 배수관(100)을 통해 낙차하는 물을 일회성으로 이용하여 발전하는 대신에 복수로 이용하여 발전 효율을 높일 수 있다.
또한, 상기 배수관(100)에 복수의 발전 장치(500)가 다단으로 형성되는 경우, 복수의 발전 장치(500) 사이의 거리는 낙차에 의한 전기 에너지 생산이 가능하도록 최소 10cm 이상 이격하여 배치할 수 있다.
상기 제어부(600)는 상기 다단 발전 시스템(10)의 전반적인 제어 기능을 실행한다.
또한, 상기 제어부(600)는 저장부(미도시)에 저장된 프로그램 및 데이터를 이용하여 다단 발전 시스템(10)의 전반적인 제어 기능을 실행한다. 상기 제어부(600)는 RAM, ROM, CPU, GPU, 버스를 포함할 수 있으며, RAM, ROM, CPU, GPU 등은 버스를 통해 서로 연결될 수 있다. CPU는 상기 저장부에 액세스하여, 상기 저장부에 저장된 O/S를 이용하여 부팅을 수행할 수 있으며, 상기 저장부에 저장된 각종 프로그램, 콘텐츠, 데이터 등을 이용하여 다양한 동작을 수행할 수 있다.
또한, 상기 제어부(600)는 상기 센서부(200)에 의해 측정된 상기 배수관(100)을 통과하는 물의 유량, 유속 등을 근거로 해당 센서부(200)와 인접한(또는 연동하는/관련된) 공기 유입 조절 밸브(400)의 동작을 제어하여, 상기 센서부(200)와 인접한(또는 연동하는/관련된) 발전 장치(500)로 유입되는 외부 공기(또는 외기/밖의 공기)의 양을 제어(또는 조절)한다.
또한, 상기 제어부(600)는 상기 센서부(200)에 의해 측정된 상기 배수관(100)을 통과하는 물의 유량, 유속 등을 근거로 해당 센서부(200)와 인접한(또는 연동하는/관련된) 발전 장치(500)에 포함된 유량 조절부(530)의 동작을 제어하여, 상기 발전 장치(500) 내부로 유입되는 물의 양을 제어(또는 조절)한다.
삭제
또한, 상기 센서부(200)에 의해 측정된 상기 배수관(100)의 최상단에서 측정된 상기 배수관(100)을 통해 유입되는 물의 제 1 유량, 제 2 유속 등과, 상기 배수관(100)의 최하단에서 측정된 상기 배수관(100)을 통해 배출되는 물의 제 N 유량, 제 N 유속 등의 차이값(예를 들어 유량 차이값, 유속 차이값) 중 적어도 하나가 미리 설정된 기준값(예를 들어 유량 기준값, 유속 기준값)보다 작을 때, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(600)는 상기 배수관(100)을 통해 흐르는 물을 상기 복수의 발전 장치(500)로 공급하지 않고 바이패스시키기 위해서, 상기 다단으로 형성되는 복수의 발전 장치(500)가 구성된 배수관(100) 옆으로 분기 배수관(810) 및 스위칭 밸브(820)를 형성하고, 상기 스위칭 밸브(820)를 제어하여 최상단에 위치한 발전 장치(500)로 물이 유입되지 않고 상기 배수관(100)으로 유입된 물이 상기 분기 배수관(810)을 통해 흐르도록 구성할 수도 있다.
또한, 상기 제어부(600)는 상기 복수의 발전 장치(500)별로 발전되는 발전량을 산출한다.
또한, 상기 제어부(600)는 상기 복수의 발전 장치(500)별로 산출된 발전 장치별 발전량을 표시부(미도시)에 표시할 수도 있다.
상기 배터리부(700)는 상기 복수의 발전 장치(500)에 의해 생산되는 전기를 충전(또는 저장)한다.
또한, 상기 배터리부(700)는 상기 제어부(600)의 제어에 의해 임의의 장치(미도시)에 상기 배터리부(700)에 충전된 전기(또는 전력)를 공급(또는 제공)한다.
본 발명의 실시예는 앞서 설명된 바와 같이, 배수관에 다단으로 장착되는 복수의 발전 장치에 의해 해당 배수관으로부터 유입되는 물에 의한 낙차를 이용하여 발전 장치를 통해 전기를 생산하여, 기존 설비의 변형을 최소화하여 최적의 전기를 생산할 수 있고, 저렴하고 편리하게 전기를 생산할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 앞서 설명된 바와 같이, 배수관의 일측에 형성된 공기 유입구를 통해 공기를 해당 배수관에 유입하여, 발전 장치로 물과 함께 공기가 제공되도록 구성하여, 전기 생산의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 앞서 설명된 바와 같이, 배수관에 흐르는 물의 유량에 따라 발전 장치로 제공되는 물 중 일부를 바이패스시켜, 사용자의 물을 사용하는데 불편함이 없도록 함에 따라 사용상의 편의성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 앞서 설명된 바와 같이, 배수관에 흐르는 물의 유량에 따라 발전 장치의 상단에 위치한 물 유입 조절부의 크기를 넓히거나 좁혀서 배수관을 통해 발전 장치로 유입되는 물의 양을 조절하여, 발전 효율을 향상시킬 수 있다.
전술된 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 낙차를 이용한 다단 발전 시스템 100: 배수관
200: 센서부 300: 공기 유입부
400: 공기 유입 조절 밸브 500: 발전 장치
600: 제어부 700: 배터리부
510: 본체 520: 제 1 연결부
530: 유량 조절부 540: 제 2 연결부
550: 지지부 560: 수차
570: 발전기 580: 덮개
511: 수납공간 551: 제 1 홈
552: 제 2 홈 553: 고정부
561: 회전축 562: 버킷

Claims (6)

  1. 지면을 기준으로 일정 각도 이상 기울어진 배수관;
    상기 배수관의 일측에 설치되어, 상기 배수관으로 유입되는 물의 유량 및 유속을 측정하는 센서부;
    상기 배수관의 일측에 삽입 형성되어, 상기 배수관을 통해 유입되는 물의 낙차를 이용해서 발전하여 전기를 생산하는 발전 장치;
    상기 발전 장치에 의해 생산된 전기를 저장하는 배터리부; 및
    상기 센서부에 의해 측정된 유량 및 유속을 근거로 상기 배수관을 통해 상기 발전 장치로 유입되는 물의 양 및 물의 속도 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 발전 장치는,
    수납공간이 형성되며, 일면이 차단되고, 타면이 개방된 구조로 형성되는 본체;
    상기 본체의 일단에 형성되며, 나사산 형태로 구성되어, 상기 발전 장치가 삽입되는 상기 배수관의 일단에 형성된 나사홈과 맞물려 고정되는 제 1 연결부;
    상기 본체의 타단에 형성되며, 나사산 형태로 구성되어, 상기 발전 장치가 삽입되는 상기 배수관의 타단에 형성된 나사홈과 맞물려 고정되는 제 2 연결부;
    상기 본체와 상기 제 1 연결부 사이에 형성되며, 상기 제어부의 제어에 의해 상기 배수관 및 상기 제 1 연결부를 통해 상기 본체 내부로 유입되는 물의 양을 제어하는 유량 조절부;
    일부가 상기 본체에 형성된 수납공간 내부에 형성되며, 일면에 제 1 홈과, 타면에 상기 제 1 홈의 외주에 형성되는 제 2 홈과, 상기 제 2 홈의 외측에 연장 형성되는 고정부를 포함하는 지지부;
    상기 제 1 홈에 삽입 형성되며, 상기 지지부에 회전 가능하게 설치되는 수평의 회전축과, 상기 제 1 홈의 외주에 형성되며, 상기 회전축을 기준으로 방사상으로 배열된 복수의 버킷을 포함하는 수차;
    상기 제 2 홈에 삽입 형성되며, 상기 배수관 및 상기 제 1 연결부를 통해 낙차에 의해 유입되는 물에 의해 회전하는 상기 수차의 회전을 근거로 구동되어 전기를 생산하는 발전기; 및
    상기 제 1 홈에 상기 수차가 삽입 형성되고, 상기 제 2 홈에 상기 발전기가 삽입 형성된 후, 상기 지지부가 상기 본체 내부에 삽입 형성된 상태에서, 상기 지지부의 타면에 결합되는 덮개
    를 포함하는 낙차를 이용한 다단 발전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배수관으로부터 분기 구성되는 공기 유입부; 및
    상기 제어부의 제어에 의해, 외부 공기를 상기 공기 유입부를 통해 상기 배수관 내부로 유입시키도록 작동하는 공기 유입 조절 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 낙차를 이용한 다단 발전 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 센서부, 상기 공기 유입부, 상기 공기 유입 조절 밸브 및 상기 발전 장치는 하나의 세트로 구성되어, 상기 배수관의 길이 방향으로 다단으로 삽입 형성되는 것을 특징으로 하는 낙차를 이용한 다단 발전 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유량 조절부는,
    조리개 형태로 구성되며,
    상기 센서부에 의해 측정된 물의 유량 및 유속 중 적어도 하나가 미리 설정된 기준 유량 및 기준 유속 중 적어도 하나보다 작을 때, 상기 제어부의 제어에 의해, 상기 조리개 형태를 좁혀서 상기 본체 내부로 유입되는 물의 유속을 빠르게 하며,
    상기 센서부에 의해 측정된 물의 유량 및 유속 모두가 상기 기준 유량 및 기준 유속보다 클 때, 상기 제어부의 제어에 의해, 상기 본체 내부로 유입되는 물의 유속을 상기 센서부에서 측정된 물의 유속에 대응하도록 상기 조리개 형태를 조정하는 것을 특징으로 하는 낙차를 이용한 다단 발전 시스템.
  6. 삭제
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