KR20010039011A - 부력과 낙차를 이용한 중수도 소수력 발전시스템 - Google Patents

Abstract

발전에 사용된 물을 재사용하는 것이 가능하고 필요한 전기를 발전하여 비상시뿐만 아니라 평상시에도 사용할 수 있도록, 저수조로부터 떨어지는 낙차에 의한 물의 운동에너지를 이용하여 전기에너지를 얻고, 운동에너지를 사용한 파스칼의 원리 및 부력과 유압의 순환원리와 물의 와류 현상을 이용하여 저수조로 양수하도록 이루어지는 부력과 낙차를 이용한 발전시스템을 제공한다.

또 물을 저장하는 저수조와, 물을 아래쪽으로 안내하는 낙차관과, 낙차관에 터빈날개가 설치되고 물의 운동에너지를 전달받아 전기에너지로 변환하는 발전장치와, 낙차관에 연결되고 물을 나누어 공급하는 배급관과, 배급관에 공급관을 통하여 연결되고 부력부재가 위아래로 이동가능하게 설치되는 짝수의 부력조와, 부력조에 각각 설치되고 두 개씩 한쌍으로 서로 압력전달관을 통하여 연통되는 실린더와, 실린더에 위아래로 이동가능하게 설치되고 로드를 통하여 부력부재와 연결되는 피스톤과, 실린더에 설치되고 피스톤의 단면적보다 소정의 비율로 작은 단면적을 가지는 회수관과, 실린더에 설치되고 차단밸브가 설치되는 유입관을 포함하는 부력과 낙차를 이용한 중수도 소수력 발전시스템을 제공한다.

Description

부력과 낙차를 이용한 중수도 소수력 발전시스템 {Water Reuse Small Hydro Power Generator System Using Buoyancy and Head}

본 발명은 물의 위치에너지와 운동에너지를 이용하여 발전을 행하고 부력과 수압을 이용하여 발전에 사용된 물을 다시 양수하여 재사용하는 부력과 낙차를 이용한 중수도 소수력 발전시스템에 관한 것이다.

일반적으로 발전설비는 크게 화력발전과 수력발전 및 원자력발전으로 나눌 수 있다.

상기한 수력발전은 물의 낙차를 이용하여 터빈을 회전시켜 전기를 얻는 방식으로, 소정의 낙차를 갖도록 높은 위치에 물을 저장하고 이 물을 유수관을 통하여 아래쪽에 설치한 발전기쪽으로 안내하여 터빈날개를 회전시키도록 구성한다.

상기와 같은 수력발전을 위해서는 물을 저장할 수 있는. 대규모의 댐을 건설하고, 댐 아래쪽에 발전설비를 건설하며, 발전에 사용된 물을 강이나 바다로 보내기 위한 배수시설을 건설하여야 한다.

상기와 같은 종래의 수력발전은 댐에 물을 저장한 다음 이 물을 발전에 이용하고 하천이나 강으로 배수하므로, 댐에 물이 충분히 저장되지 않는 갈수기나 가뭄이 있는 경우에는 발전량이 감소된다.

더욱이 15,000㎾ 미만의 소수력발전에 있어서는 물의 저장량이 많지 않으므로, 갈수기에는 발전이 이루어지지 않는다.

또 종래의 수력발전은 항상 흐르는 물을 저수할 수 있는 하천이나 강의 상류에 댐을 건설하여 행하므로, 하천이나 강이 없거나 흐르는 물의 양이 적은 경우에는 발전을 행하기가 어렵다.

더욱이 도시화가 진행된 현대 산업사회에서 각 빌딩이나 공장에는 비상용의 화력발전시설을 설치하고 있지만, 이 시설은 평상시에는 연료비의 부담때문에 사용이 불가능하다.

본 발명은 "비압축성 유체에서 한 부분의 압력변화는 유체의 모든 부분과 그릇의 벽면으로 똑같이 전달된다"는 파스칼의 원리를 응용하여 단면적의 비를 크게 하는 것에 의하여 높은 위치까지 물을 양수시킬 수 있다는 아이디어에 착안하여 이루어진 것으로서, 낙차를 이용하여 발전을 행한 물을 다시 연속적으로 양수하여 재사용하도록 구성한 것이다.

본 발명의 목적은 발전에 사용된 물을 부력을 이용하여 다시 저수조에 저장하므로 물의 소모가 없이 계속하여 발전이 이루어지고, 아파트나 고층건물의 옥상에 낙차를 이용하여 생활오수를 정수하여 중수도로 재사용할 수 있으므로 각자 필요한 전기를 발전하여 비상시뿐만 아니라 평상시에도 사용할 수 있는 부력과 낙차를 이용한 중수도 소수력 발전시스템을 제공하기 위한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 부력과 낙차를 이용한 중수도 소수력 발전시스템의 일실시예를 개략적으로 나타내는 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 부력과 낙차를 이용한 중수도 소수력 발전시스템의 일실시예에 있어서 작동상태를 나타내는 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 부력과 낙차를 이용한 중수도 소수력 발전시스템의 일실시예에 있어서 다른 작동상태를 나타내는 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 부력과 낙차를 이용한 중수도 소수력 발전시스템의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 부력과 낙차를 이용한 중수도 소수력 발전시스템의 일실시예를 아파트건물에 적용한 상태를 나타내는 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 나선형상의 돌기로 물의 와류 현상을 이용한 중수도 소수력 발전시스템의 일실시예를 나타내는 단면도.

본 발명이 제안하는 부력과 낙차를 이용한 소수력 발전시스템은 소정의 높이에 설치되는 저수조로부터 떨어지는 낙차에 의한 물의 운동에너지를 이용하여 전기에너지를 얻고, 운동에너지를 사용한 물을 부력과 파스칼의 원리를 이용하여 저수조로 양수하도록 이루어진다.

즉 부력에 의하여 압력이 작용하는 부분의 단면적보다 소정의 비율로 작은 단면적을 가지는 회수관을 설치하여 단면적의 비율에 해당하는 비율의 높이까지 물을 재순환 양수하도록 구성한다.

또 본 발명이 제안하는 부력과 낙차를 이용한 중수도 소수력 발전시스템은 소정의 높이에 설치되고 물을 저장하는 저수조와, 상기한 저수조와 연결하여 설치되고 저수조의 물을 아래쪽으로 안내하는 낙차관과, 상기한 저수조와 연결된 지점으로부터 소정의 높이를 둔 지점의 상기한 낙차관 내부에 터빈날개가 설치되고 저수조로부터 아래쪽으로 흐르는 물의 운동에너지를 전달받아 전기에너지로 변환하는 발전장치와, 상기한 터빈날개가 설치된 지점의 아래쪽에서 낙차관에 연결되고 터빈날개에 운동에너지를 전달한 물을 2곳 이상으로 나누어 공급하는 배급관과, 상기한 배급관에 공급관을 통하여 연결되고 부력부재가 위아래로 이동가능하게 설치되며 배급관으로부터 공급되는 물이 채워지는 짝수의 부력조와, 상기한 부력조의 내부 부력부재의 아래쪽에 각각 설치되고 두개씩 한쌍으로 서로 압력전달관을 통하여 연통되는 실린더와, 상기한 실린더의 내부에 옆면 둘레가 밀착된 상태로 위아래로 이동가능하게 설치되고 로드를 통하여 상기한 부력부재와 연결 고정되는 피스톤과, 한쪽 끝부분은 상기한 실린더에 연결되며 다른쪽 끝부분은 상기한 저수조에 저장되는 물의 수면 위쪽에 설치되고 피스톤의 단면적보다 소정의 비율로 작은 단면적을 가지는 회수관과, 상기한 피스톤을 사이에 두고 상기한 압력전달관이 연결되는 반대쪽의 상기한 실린더에 설치되고 차단밸브가 설치되는 유입관을 포함한다.

상기에서 피스톤 단면적과 회수관 단면적의 비율은 대략 5:1∼500:1의 범위에서 설정한다. 상기한 낙차관 및/또는 공급관, 회수관은 내부를 흐르는 물이 와류를 형성하며 흐를 수 있도록 나선형상의 돌기를 형성하거나 다수의 돌출부를 형성하는 것이 바람직하다.

다음으로 본 발명에 따른 부력과 낙차를 이용한 중수도 소수력 발전시스템의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저 본 발명에 따른 부력과 낙차를 이용한 소수력 발전시스템의 일실시예는 도 1 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 소정의 높이에 설치되고 물(8)을 저장하는 저수조(10)와, 상기한 저수조(10)와 연결하여 설치되고 저수조(10)의 물(8)을 아래쪽으로 안내하는 낙차관(12)과, 상기한 낙차관(12) 내부에 터빈날개(22)가 설치되고 저수조(10)로부터 아래쪽으로 흐르는 물(8)의 운동에너지를 전달받아 전기에너지로 변환하는 발전장치(20)와, 상기한 낙차관(12)에 연결되고 물(8)을 2곳 이상으로 나누어 공급하는 배급관(30)과, 상기한 배급관(30)에 공급관(32)을 통하여 연결되고 부력부재(42)가 위아래로 이동가능하게 설치되는 짝수의 부력조(40)와, 상기한 부력조(40)에 각각 설치되는 실린더(50)와, 상기한 실린더(50)에 위아래로 이동가능하게 설치되고 로드(54)를 통하여 상기한 부력부재(42)와 연결 고정되는 피스톤(52)과, 한쪽 끝부분은 상기한 실린더(50)에 연결되며 다른쪽 끝부분은 상기한 저수조(10)에 저장되는 물(8)의 수면 위쪽에 설치되고 피스톤(52)의 단면적보다 소정의 비율로 작은 단면적을 가지는 회수관(60)과, 상기한 실린더(50)에 설치되고 차단밸브(72)가 설치되는 유입관(70)을 포함한다.

상기에서 피스톤(52) 단면적과 회수관(60) 단면적의 비율은 대략 5:1∼500:1의 범위에서 설정한다. 상기한 피스톤(52) 단면적과 회수관(60) 단면적의 비율은 양수하기 위한 높이에 맞추어 설정하는 것이 바람직하다.

즉 상기한 실린더(50)가 설치된 지점과 상기한 저수조(10)가 설치된 지점 사이의 높이차에 맞추어 상기한 피스톤(52) 단면적과 회수관(60) 단면적의 비율을 설정하는 것이 바람직하다. 이는 파스칼의 원리에 의하여 상기한 피스톤(52)의 단면적과 회수관(60) 단면적 사이의 비율이 역으로 상기한 피스톤(52)이 움직인 거리에 대응하는 회수관(60)을 통하여 양수되는 높이로 되기 때문이다.

따라서 상기한 피스톤(52) 단면적과 회수관(60) 단면적의 비율이 5:1보다 작으면(지나치게 작으면), 양수되는 높이(저수조(10)의 높이)가 작으므로 충분한 낙차를 얻을 수가 없으며, 충분한 낙차를 얻기위한 높이에 저수조(10)를 설치하는 경우에는 이에 맞추어 실린더(50)의 크기가 커지므로 설치공간을 많이 차지한다.

그리고 상기한 피스톤(52) 단면적과 회수관(60) 단면적의 비율이 500:1보다 크면(지나치게 크면), 양수되는 높이에 비하여 실린더(50)의 크기가 매우 크게 되어 설치공간을 많이 차지한다. 상기한 발전장치(20)의 터빈날개(22)는 상기한 낙차관(12)이 상기한 저수조(10)와 연결된 지점으로부터 소정의 높이차를 둔 지점의 상기한 낙차관(12) 내부에 설치한다. 상기한 배급관(30)은 상기한 터빈날개(22)가 설치된 지점의 아래쪽에서 상기한 낙차관(12)에 연결되고, 터빈날개(22)에 운동에너지를 전달한 물을 2곳 이상으로 나누어 공급한다. 상기한 부력조(40)에는 상기한 공급관(32)을 통하여 상기한 배급관(30)으로부터 공급되는 물이 채워진다. 상기한 부력조(40)에 설치되는 부력부재(42)는 가능한한 큰 부력이 작용하도록 발포합성수지를 이용하여 형성하거나 내부가 빈 통형상으로 형성하는 것이 바람직하다. 상기한 부력부재(42)는 위아래의 물이 통과하여 이동할 수 있도록 부력조 (40)의 내면과 소정의 간격을 두고 설치한다. 또 상기한 부력부재(42)에는 위아래의 물이 통과할 수 있는 하나이상의 관통구멍을 형성하는 것도 바람직하다.

상기한 부력조(40)에 설치되는 실린더(50)는 상기한 부력부재(42)의 아래쪽에 설치한다. 상기한 실린더(50)는 상기한 부력조(40)를 두 개씩 한쌍으로 짝지운 다음, 짝지워진 부력조(40)에 설치된 실린더(50)끼리는 서로 압력전달관(51)을 통하여 연통되도록 구성한다.

상기한 압력전달관(51)을 통하여 연통되고 양쪽의 피스톤(52) 및 실린더(50)에 의하여 밀봉된 공간에는 양쪽의 압력을 정확하게 전달할 수 있도록 비압축성 유체 또는 소정 압력의 유체를 채우는 것이 바람직하다. 상기한 피스톤(52)은 상기한 실린더(50)의 내부에 옆면 둘레가 밀착된 상태로 위아래로 이동가능하게 설치한다.

상기한 실린더(50)에 설치되는 유입관(70)은 상기한 피스톤(52)을 사이에 두고 상기한 압력전달관(51)이 연결되는 반대쪽에 설치한다. 또 본 발명에 따른 부력과 낙차를 이용한 소수력 발전시스템의 일실시예는 상기한 피스톤(52)과 부력부재(42)를 연결하는 로드(54)를 연장시키고 다른쪽 끝부분에 보조피스톤(82)을 연결하는 것도 가능하다. 상기한 보조피스톤(82)은 보조실린더(80)에 위아래로 이동가능하게 설치된다. 상기한 보조실린더(80)도 두개씩 한쌍으로 짝지워진 상기한 실린더(50)와 마찬가지로 보조실린더(80)끼리 서로 보조압력전달관(81)을 통하여 연통되도록 구성한다.

상기한 보조압력전달관(81)에는 압력을 일시로 저장하는 압력저장탱크(84)를 설치한다. 상기한 압력저장탱크(84) 및 보조압력전달관(81)에는 양쪽 보조실린더(80)의 압력을 정확하게 전달할 수 있도록 비압축성 유체 또는 소정 압력의 유체가 채워진다. 상기와 같이 보조실린더(80) 및 보조피스톤(82)을 설치하면, 상기한 피스톤 (52)의 이동이 균형을 잃지 않고 이루어지므로 안정성이 향상된다.

상기한 낙차관(12)은 내부를 흐르는 물이 와류를 형성하며 흐를 수 있도록 나선형상의 돌기를 형성하거나 다수의 돌출부를 형성하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 낙차관(12)을 형성하면 물이 와류를 형성하며 흐르므로 유속이 증가되고 원활한 흐름이 이루어진다. 또 상기한 공급관(32) 및/또는 회수관(60)에도 상기한 낙차관(12)과 마찬가지로 내부를 흐르는 물이 와류를 형성하며 흐를 수 있도록 나선형상의 돌기를 형성하거나 다수의 돌출부를 형성하는 것이 바람직하다. 상기한 회수관(60)에는 저수조 (10) 쪽으로의 물의 흐름은 허용하지만 실린더(50)쪽으로의 물의 흐름은 차단하는 역지밸브(62)를 설치한다.

그리고 상기한 공급관(32)에는 필요에 따라 물의 흐름을 차단할 수 있는 개폐밸브(33)를 설치하는 것도 가능하다.

다음으로 상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 부력과 낙차를 이용한 중수도 소수력 발전시스템의 작동과정을 설명한다.

먼저 도 2에 나타낸 바와 같이, 도면에서 왼쪽에 있는 실린더(50)의 유입관(70)에 설치된 차단밸브(72)를 개방하고 오른쪽에 있는 실린더(50)의 유입관(70)에 설치된 차단밸브(72)를 차단한다. 상기와 같은 상태에서 저수조(10)의 물(8)은 중력에 의하여 낙차관(12)을 통하여 자연스럽게 아래쪽으로 흐르게 되고, 상기한 터빈날개(22)에 부딪혀 운동에너지를 전달한 다음 배급관(30)으로 흐르게 된다.

상기에서 낙차관(12)을 흐르는 물은 나선형상의 돌기에 의하여 와류를 형성하면 흐르므로 운동에너지가 증가되어 상기한 터빈날개(22)에 부딪히게 된다.

상기와 같이 물의 운동에너지를 전달받은 터빈날개(22)가 회전하면, 회전자와 고정자로 이루어진 발전장치(20)에서 전기에너지가 발생하게 되고, 이 전기에너지는 송전설비 및 배전설비를 통하여 필요한 곳으로 보내진다. 상기한 배급관(30)의 물은 공급관(32)을 통하여 부력조(40)로 공급되고, 개방된 왼쪽의 유입관(70)을 통하여 왼쪽의 실린더(50)로 유입된다. 이 때 오른쪽은 유입관(70)은 폐쇄된 상태이므로 오른쪽 실린더(50)에는 회수관(60)을 통하여 대기압이 작용하고, 왼쪽 실린더(50)에는 저수조(10)로부터 내려오는 물의 수압이 작용한다.

따라서 왼쪽의 실린더(50)에 있어서는 부력부재(42)의 부력과 피스톤(52)에 작용하는 수압의 합이 작용하고, 오른쪽의 실린더(50)에 있어서는 부력부재(42)의 부력과 피스톤(52)에 작용하는 대기압의 합이 작용한다. 상기에서 대기압보다 수압이 크므로 왼쪽의 실린더(50)에 설치된 피스톤(52)은 아래쪽으로 이동하고, 오른쪽의 실린더(50)에 설치된 피스톤(52)은 위쪽으로 이동한다. 이 때 상기한 오른쪽 공급관(32)의 개폐밸브(33)는 폐쇄하고 왼쪽 공급관(32)의 개폐밸브(33)는 개방하면, 오른쪽 부력조(40) 내부에는 배급관(30)으로부터 전달되는 물의 수압이 작용하지 않고 왼쪽 부력조(40)에만 배급관(30)으로부터 전달되는 물의 수압이 작용하게 되어, 피스톤(52)의 작동이 보다 용이하게 이루어진다. 상기한 오른쪽의 실린더(50)에 설치된 피스톤(52)이 위쪽으로 이동하면, 유입관(70)이 폐쇄된 상태이므로 실린더(50)에 있던 물은 회수관(60)을 통하여 위쪽으로 양수되고, 상기한 저수조(10)로 배출된다. 상기에서 피스톤(52) 단면적과 회수관(60) 단면적 사이의 비율에 따라 피스톤(52)의 이동거리에 비례하는 높이까지 양수가 가능하며, 1회의 양수량이 결정된다. 상기와 같이 작동이 이루어진 다음, 도 3에서 오른쪽 실린더(50)의 유입관(70)에 설치된 차단밸브(72)를 개방하고 왼쪽 실린더(50)의 유입관(70)에 설치된 차단밸브(72)를 차단한다. 상기와 같은 상태에서는 도 2와는 반대방향으로 압력이 작용하여 왼쪽 실린더(50)의 피스톤(52)은 올라가고, 오른쪽 실린더(50)의 피스톤(52)은 내려가며, 왼쪽 회수관(60)을 통하여 물이 양수된다. 상기한 도 2 및 도 3의 상태를 반복함에 따라 낙차관(12)에서 터빈날개(22)에 부딪혀 발전을 행한 물이 다시 저수조(10)로 회수되어 재사용이 가능하다. 도 5에는 본 발명에 따른 부력과 낙차를 이용한 중수도 소수력 발전시스템의 일실시예를 아파트건물에 적용한 상태를 나타낸다.

본 발명에 따른 부력과 낙차를 이용한 소수력 발전시스템의 일실시예는 도 5에 나타낸 바와 같이, 공장, 목욕탕, 공동주택, 공중위생시설 등에 설치되는 중수도와 연결하여 설치하는 것도 가능하다. 상기한 중수도는 사용한 수돗물을 생활오수·공업용수 등으로 재활용할 수 있도록 다시 처리하는 시설로서, 중수도시설(90), 송수시설(92), 배수시설(94) 등의 시설을 포함한다.

즉 원수 또는 정수를 수도를 통하여 수돗물을 공급받아 주방이나 세면대, 목욕탕 등에서 사용하고 배수되는 물을 중수도를 통하여 재처리하여 수세식화장용수, 살수용수, 조경용수로 사용한다. 상기에서 수세식화장용수로 사용된 물은 다시 재처리하지 않고 배수시설(94)을 통하여 하수종말처리장으로 보내진다. 상기한 재처리시설(90)은 사용된 수돗물을 생활용수·공업용수 등의 용도에 적합한 수질로 재처리할 수 있는 침전지, 여과지, 소독설비 등으로 이루어진다.

상기한 재처리시설(90)은 도 5에 나타낸 바와 같이, 응집침전이 이루어지고 활성화시키는 1차필터, 여과가 이루어지는 2차필터, 염소촉매제와 오존을 적용하는 벤토나이트, 철광석, 염화철, 석회, 자철광, 자석으로 유해물질 중금속을 제거하기 위하한 방안으로 응집침전이 이루어지고 상기한 자철광으로 만든가루와 폴리머를 이 혼합물에 섞어주면 자철광은 인과 묶이도록하여 자석은 인과 묶인 자철광을 뽑아내게 형성하고. 폭기조, 생물학적 응집처리를 위한 촉매제, 필터, 촉매제의 단계를 거치도록 이루어지는 것도 가능하다. 상기한 재처리시설에서 처리된 물은 다시 펌프와 송수관으로 이루어지는 송수시설(92)을 통하여 저수조(10)로 송수된다. 상기와 같이 저수조(10)에 중수도를 통하여 재처리된 물을 저장하여 사용하면, 원수나 정수를 사용하는 것에 비하여 원가절감이 이루어진다.

또 도 6에 나타낸 바와 같이, 낙차관(12)을 통과할 때에 와류가 형성되면서 흐르므로, 보다 많은 산소가 물속에 용해되고, pH 및 수질의 개선효과가 있다.

따라서 낙차관(12)을 통과하면서 발전을 행하고, 다시 회수관(60)을 통하여 저수조(10)에 저장되는 과정을 반복한 물을 수세식변소용수, 살수용수, 조경용수 등으로 사용하면, 수질이 중수도를 통하여 수질이 개선되므로, 환경친화적이며 수질오염의 방지 및 물의 효율적인 이용에 매우 효과가 있다.

상기에서는 본 발명에 따른 부력과 낙차를 이용한 소수력 발전시스템의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 부력과 낙차를 이용한 소수력 발전시스템에 의하면, 낙차에 의하여 발전을 행한 물을 부력과 파스칼의 원리를 응용하여 다시 저수조로 양수하여 재사용하는 것이 가능하므로 갈수기에도 발전하는 것이 가능하다.

또 아파트나 고층건물이 있는 곳이면 어디나 설치가 가능하므로, 건물에 필요한 전기를 자가발전하여 사용하는 것이 가능하고, 부족분 만큼만 지원받으므로 건물의 유지비용이 절감된다.

그리고 본 발명에 따른 부력과 낙차를 이용한 소수력 발전시스템이은 운전비용이 거의 소요되지 않으므로 비상시뿐만 아니라 평상시에도 사용하는 것이 가능하며 매우 효율적이다.

또 생활오수를 중수도에서 재처리한 물을 저수조에 저장하여 사용하는 경우, 버려지는 물을 재사용하여 발전을 행할 수 있을 뿐만아니라, 수질을 개선하는 효과도 있으므로, 물의 사용이 매우 효율적으로 이루어진다.

그리고 본 발명에 따른 소수력 발전시스템은 낙차관내 물이 와류를 형성하여 유속이 빠르므로 저낙차용 수차로도 사용이 가능하며 시설비용이 절감된다.

Claims (3)

1. 소정의 높이에 설치되는 저수조로부터 떨어지는 낙차에 의한 물의 운동에너지를 이용하여 전기에너지를 얻고,

   운동에너지를 사용한 물을 파스칼의 원리 작은 힘으로 더 큰 힘을 얻는 유압 작동원리를 이용하여 양수하도록 이루어지는 부력과 낙차를 이용한 중수도 소수력 발전시스템.
2. 소정의 높이에 설치되고 물을 저장하는 저수조와, 상기한 저수조와 연결하여 설치되고 저수조의 물을 아래쪽으로 안내하는 낙차관과, 상기한 저수조와 연결된 지점으로부터 소정의 높이를 둔 지점의 상기한 낙차관 내부에 터빈날개가 설치되고 저수조로부터 아래쪽으로 흐르는 물의 운동에너지를 전달받아 전기에너지로 변환하는 발전장치와, 상기한 터빈날개가 설치된 지점의 아래쪽에서 낙차관에 연결되고 터빈날개에 운동에너지를 전달한 물을 2곳 이상으로 나누어 공급하는 배급관과, 상기한 배급관에 공급관을 통하여 연결되고 부력부재가 위아래로 이동가능하게 설치되며 배급관으로부터 공급되는 물이 채워지는 짝수의 부력조와, 상기한 부력조의 내부 부력부재의 아래쪽에 각각 설치되고 두개씩 한쌍으로 서로 압력전달관을 통하여 연통되는 실린더와, 상기한 실린더의 내부에 옆면 둘레가 밀착된 상태로 위아래로 이동가능하게 설치되고 로드를 통하여 상기한 부력부재와 연결 고정되는 피스톤과, 한쪽 끝부분은 상기한 실린더에 연결되며 다른쪽 끝부분은 상기한 저수조에 저장되는 물의 수면 위쪽에 설치되고 피스톤의 단면적보다 소정의 비율로 작은 단면적을 가지는 회수관과, 상기한 피스톤을 사이에 두고 상기한 압력전달관이 연결되는 반대쪽의 상기한 실린더에 설치되고 차단밸브가 설치되는 유입관을 포함하고, 상기한 피스톤 단면적과 회수관 단면적의 비율은 5:1∼500:1의 범위에서 설정하는 낙차관, 공급관, 회수관은 내부를 흐르는 물이 와류를 형성하며 흐를 수 있도록 나선형상의 돌기를 형성하거나 다수의 돌출부를 형성하고, 상기한 부력부재는 발포합성수지를 이용하여 형성하거나 내부가 빈 통형상으로 형성하고, 상기한 부력부재는 위아래의 물이 통과하여 이동할 수 있도록 부력조의 내면과 소정의 간격을 두고 설치하며 상기한 부력부재에는 위아래의 물이 통과할 수 있는 하나이상의 관통구멍을 형성하는 압력전달관을 통하여 연통되고 양쪽의 피스톤 및 실린더에 의하여 밀봉된 공간에는 양쪽의 압력을 정확하게 전달할 수 있도록 비압축성 유체 또는 소정 압력의 유체를 채우는 압력저장탱크와, 상기한 피스톤과 부력부재를 연결하는 로드를 연장시키고 다른쪽 끝부분에 보조피스톤을 연결하며, 상기한 보조피스톤은 보조실린더에 위아래로 이동가능하게 설치되고, 상기한 보조실린더도 두 개씩 한쌍으로 짝지워져 보조압력전달관을 통하여 연통되도록 구성하며, 상기한 보조압력전달관에는 압력을 저장하는 압력저장탱크를 설치하고, 상기한 압력저장탱크 및 보조압력전달관에는 양쪽 보조실린더의 압력을 정확하게 전달할 수 있도록 비압축성 유체 또는 소정 압력의 유체가 채워지고, 상기한 회수관에는 저수조쪽으로의 물의 흐름은 허용하지만 실린더쪽으로의 물의 흐름은 차단하는 역지밸브를 설치하고, 상기한 공급관에는 필요에 따라 물의 흐름을 차단할 수 있는 개폐밸브를 설치하는 부력과 낙차를 이용한 중수도 소수력 발전시스템.
3. 제1항 제2항에 있어서, 운동에너지를 사용한 물을 파스칼의 원리 작은 힘으로 더 큰 힘을 얻는 유압작동원리를 이용하여 양수하도록 이루어지는 부력과 낙차를 이용한 물이 낙차관을 통과할 때에 와류가 형성되면서 흐르므로, 보다 많은 산소가 물속에 용해되고, pH 및 수질이 개선되면서 낙차관을 통과하면서 발전을 행하고, 다시 회수관을 통하여 저수조에 저장되는 과정을 반복한 물을 재활용할 수 있도록 재처리하는 중수도시스템, 송수시설, 배수시설로 원수 또는 정수를 수도를 통하여 수돗물을 공급받아 주방이나 세면대, 목욕탕 등에서 사용하고 배수되는 물을 중수도 정수도시스템를 통과시켜 재처리하여 수세식화장용수, 살수용수, 조경용수로 사용하고, 상기한 재처리시설은 사용된 수돗물 생활용수을·공업용수 등의 용도에 적합한 수질로 중수처리할 수 있는 침전지, 여과지, 소독설비 등 활성화시키는 1차필터, 여과가 이루어지는 2차필터, 염소촉매제와 오존을 적용하는 벤토나이트, 철광석, 염화철. 석회, 자철광으로 유해물질 중금속을 제거하기 위한 방안으로 응집침전이 이루어지고 상기한 자철광으로 만든가루와 폴리머를 이혼합물에 섞어주면 자철광과 인이 묶이도록 하여 자석은 인과 묶인 자철광을 뽑아내게 형성하고. 폭기조, 생물학적 응집처리를 위한 촉매제, 필터, 촉매제의 단계를 거치도록 이루어지는 것도 가능하며, 상기한 재처리시설에서 처리된 물은 다시 펌프와 송수시설을 통하여 저수조로 송수되어 저수조에 중수도를 통하여 재처리된 물을 저장하여 재사용하는 부력과 낙차를 이용한 중수도 소수력 발전시스템.