KR200464478Y1 - 급수압력을 이용한 무한수력발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 수력발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 관로에 설치되어 배수지로부터 공급되는 물을 저장탱크로 안내하는 공급배관과, 상기 공급배관의 내부에 설치되며 저장탱크에 공급되는 물을 단속하는 제1개폐밸브와, 상기 공급배관으로부터 연통되도록 분기되어 결합되며 'ㄴ'자 형상으로 형성되고 상기 제1개폐밸브가 닫혔을 때 유입된 물을 저장탱크로 안내하는 분기관과, 상기 분기관의 상부에 설치되어 분기관 내부로 공급되는 물을 단속하는 제2개폐밸브와, 상기 분기관의 내부에 설치되며, 좌우측 양측을 관통하여 설치되는 회전축 및 상기 회전축에 결합되는 복수의 날개부를 포함하여 이루어지며 상기 분기관 내부로 낙하하는 물에 의해 회전하는 수차와, 상기 회전축의 양측 끝단에 결합되며 수차와 함께 회전하는 제1회전부와 상기 제1회전부와 벨트 또는 체인 등을 통해 연결되며 상기 제1회전부의 직경보다 작은 직경으로 형성되는 제2회전부 및 상기 제2회전부와 연결되는 발전기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 급수압력을 이용한 무한수력발전장치에 관한 것이다.

Description

급수압력을 이용한 무한수력발전장치{Water-power generating apparatus using water pressure}
본 고안은 수력발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 관로에 설치되어 배수지로부터 공급되는 물을 저장탱크로 안내하는 공급배관과, 상기 공급배관의 내부에 설치되며 저장탱크에 공급되는 물을 단속하는 제1개폐밸브와, 상기 공급배관으로부터 연통되도록 분기되어 결합되며 'ㄴ'자 형상으로 형성되고 상기 제1개폐밸브가 닫혔을 때 유입된 물을 저장탱크로 안내하는 분기관과, 상기 분기관의 상부에 설치되어 분기관 내부로 공급되는 물을 단속하는 제2개폐밸브와, 상기 분기관의 내부에 설치되며, 좌우측 양측을 관통하여 설치되는 회전축 및 상기 회전축에 결합되는 복수의 날개부를 포함하여 이루어지며 상기 분기관 내부로 낙하하는 물에 의해 회전하는 수차와, 상기 회전축의 양측 끝단에 결합되며 수차와 함께 회전하는 제1회전부와 상기 제1회전부와 벨트 또는 체인 등을 통해 연결되며 상기 제1회전부의 직경보다 작은 직경으로 형성되는 제2회전부 및 상기 제2회전부와 연결되는 발전기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 급수압력을 이용한 무한수력발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 수력발전, 화력발전, 원자력발전 등의 발전방법은 대규모의 발전설비를 필요로 하며, 이러한 발전설비를 가동시키기 위해서는 막대한 양의 에너지원 또한 필요로 한다. 그리고 이러한 발전방법은 설치장소에도 많은 제약이 따른다. 이중, 화력발전에 이용되는 석유나 석탄 등의 화석연료는 지구온난화, 환경오염을 유발시키는 주요한 원인이 되며, 타 연료에 비해 그 의존도가 매우 크기 때문에 자원의 고갈문제와 아울러 이를 대체할 대체 에너지 개발문제 또한 심각하게 대두되고 있는 실정이다. 그리고 한편에서는 태양열, 조력, 파력 및 풍력 등의 자연에너지를 이용한 친환경적이며 영구적으로 에너지원을 활용할 수 있는 발전방법들이 개발되어 적용되고 있지만 전체 에너지 공급에서 차지하는 비중이 미미할 뿐더러 이러한 발전방법들 역시 자연환경, 설치장소, 비용 등에 대한 제약으로부터 자유롭지 못한 실정이다.
한편, 수력발전은 석유나 석탄과 달리 사용과정에서 공해를 전혀 배출하지 않는 청정에너지로서 통상 지구 물순환과정에서 발생하는 하천의 상,하류 간 위치에너지 차를 이용하게 된다. 최근에는 각종 산업용 및 생활용수의 수요증가와 수운의 필요성 증대로 이를 위한 수원확보를 위하여 다목적댐을 비롯한 각종 저류시설이 건설되고, 이에 따라 청정, 무한에너지인 수력을 활용한 대규모 수력발전이 가능해짐에 따라 이러한 수력발전을 비롯한 수력이용에 있어서의 핵심장치인 수력 발전장치에 대한 연구개발도 꾸준히 이루어지고 있다.
그러나 종래의 수력발전장치는 물이 낙하할 때의 운동에너지를 이용하여 수차를 회전시키기 때문에 높은 낙차를 형성하기 위한 시설비용이 많이 소요되며, 수차를 수직으로만 설치해야 하기 때문에 공간적인 제약을 많이 받는 문제점이 있다.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안은 공급배관과 연통되어 결합되는 'ㄴ'자 형상의 분기관의 내부에 수차를 설치하고 하나 이상의 회전부를 구비하여 발전기와 직결하여 물의 급수압력을 이용하여 수차를 회전시켜 발전을 행할 수 있는 수력발전장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 고안은 관로에 설치되어 배수지로부터 공급되는 물을 저장탱크로 안내하는 공급배관과; 상기 공급배관의 내부에 설치되며 저장탱크에 공급되는 물을 단속하는 제1개폐밸브와; 상기 공급배관으로부터 연통되도록 분기되어 결합되며 'ㄴ'자 형상으로 형성되고 상기 제1개폐밸브가 닫혔을 때 유입된 물을 저장탱크로 안내하는 분기관과; 상기 분기관의 상부에 설치되어 분기관 내부로 공급되는 물을 단속하는 제2개폐밸브와; 상기 분기관의 내부에 설치되며, 좌우측 양측을 관통하여 설치되는 회전축 및 상기 회전축에 결합되는 복수의 날개부를 포함하여 이루어지며 상기 분기관 내부로 낙하하는 물에 의해 회전하는 수차와; 상기 회전축의 양측 끝단에 결합되며 수차와 함께 회전하는 제1회전부와; 상기 제1회전부와 벨트 또는 체인 등을 통해 연결되며 상기 제1회전부의 직경보다 작은 직경으로 형성되는 제2회전부; 및 상기 제2회전부와 연결되는 발전기;를 포함하여 이루어지되, 상기 수차는 그 회전축이 물이 낙하할 때 발생하는 낙차에너지를 최대화할 수 있도록 상기 'ㄴ'자형 분기관의 절곡 부위와 동일한 수직선상에 위치하며, 분기관을 통하여 낙하되는 물에 의해 발생하는 저항을 최소화하도록 상기 날개부가 분기관의 절곡부위의 상부와 밀착되고 바닥면으로부터는 소정의 거리만큼 이격되도록 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 분기관은 물이 낙하할 때 수차와의 접촉면적을 최대화할 수 있도록 단면이 날개부와 동일한 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 이루어지는 본 고안에 따른 관로에 설치되는 급수압력을 이용한 무한수력발전장치는 배수지로부터 공급되는 물의 수압과 낙차를 이용하여 수차를 회전시키고 상기 수차와 함께 연동되는 한 쌍의 직경이 다른 회전날개를 통해 회전력을 증가시켜 발전기와 연결하여 전기(전력)를 생산하는데 그 효과를 얻게 된다.
도 1은 본 고안에 따른 급수압력을 이용한 무한수력발전장치의 예시도.
도 2는 본 고안에 따른 급수압력을 이용한 무한수력발전장치의 작동상태를 나타내기 위한 예시도.
도 3 내지 4는 본 고안에 따른 급수압력을 이용한 무한수력발전장치의 수차의 형상에 따른 올바른 분기관의 형태를 나타내는 예시도.
이하, 설명되는 실시예들은 본 고안의 기술적인 특징을 이해시키기에 가장 적합한 실시예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예들에 의해 본 고안의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하, 설명되는 실시예들과 같이 본 고안이 구현될 수 있다는 것을 예시하는 것이다. 따라서, 본 고안은 아래 설명된 실시예들을 통해 본 고안의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 고안의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다. 그리고 이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.
상기와 같은 본 고안의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 고안의 실시예와 관련된 급수압력을 이용한 무한수력발전장치에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
본 고안에 따른 급수압력을 이용한 무한수력발전장치는 댐과 같이 고지대에 건설된 배수지로부터 저장된 물이 공급배관을 따라 상수도시설로 공급될 때 높이차에 의해 발생하는 낙차에너지를 이용하여 발전에너지로 생산할 수 있는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 고안에 따른 급수압력을 이용한 무한수력발전장치의 예시도이고, 도 2는 본 고안에 따른 급수압력을 이용한 무한수력발전장치의 작동상태를 나타내기 위한 예시도이며, 도 3 내지 4는 본 고안에 따른 급수압력을 이용한 무한수력발전장치의 수차의 형상에 따른 올바른 분기관의 형태를 나타내는 예시도이다.
본 고안은 무한수력발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 관로에 설치되어 배수지(A)로부터 공급되는 물을 저장탱크(B)로 안내하는 공급배관(10)과, 상기 공급배관의 내부에 설치되며 저장탱크에 공급되는 물을 단속하는 제1개폐밸브(11)와, 상기 공급배관으로부터 연통되도록 분기되어 결합되며 'ㄴ'자 형상으로 형성되고 상기 제1개폐밸브가 닫혔을 때 유입된 물을 저장탱크로 안내하는 분기관(20)과, 상기 분기관의 상부에 설치되어 분기관 내부로 공급되는 물을 단속하는 제2개폐밸브(21)와, 상기 분기관(20)의 내부에 설치되며, 좌우측 양측을 관통하여 설치되는 회전축(31) 및 상기 회전축에 결합되는 복수의 날개부(32)를 포함하여 이루어지며 상기 분기관 내부로 낙하하는 물에 의해 회전하는 수차(30)와, 상기 회전축의 양측 끝단에 결합되며 수차(30)와 함께 회전하는 제1회전부(41)와 상기 제1회전부와 벨트 또는 체인 등을 통해 연결되며 상기 제1회전부의 직경보다 작은 직경으로 형성되는 제2회전부(42) 및 상기 제2회전부와 연결되는 발전기(43)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 급수압력을 이용한 무한수력발전장치에 관한 것이다.
도 2를 참조하면, 본 고안에 의한 상기 공급배관(10)은 배수지(A)로부터 공급되는 물을 상수도시설에 설치되는 저장탱크(B)로 안내하며, 상기 공급배관(10)의 내부에는 배수지로부터 공급되는 물의 유입을 단속하기 위해 제1개폐밸브(11)가 설치되고, 상기 제1개폐밸브(11)를 통해 공급배관(10)의 내부를 완전히 차단하거나 개방하여 저장탱크(B)에 공급되는 물의 양을 조절할 수 있다.
또한, 상기 공급배관(10)으로부터 연통되도록 분기되어 결합되며 'ㄴ'자 형상으로 형성되는 분기관(20)을 포함하여 이루어지며, 상기 분기관(20)은 제1개폐밸브(11)가 닫혔을 때 유입된 물을 저장탱크(B)로 안내하게 된다.
상기 공급배관(10)을 통해서는 저장탱크로 바로 급수될 수 있으며, 분기관(20)을 통해 물이 낙하하면서 발생되는 낙차에너지를 발전에너지로 변환할 수 있도록 상기 분기관의 내부에는 유입되는 물에 의해 회전하는 수차(30)가 설치된다.
상기 수차(30)는 분기관(20)의 내부에 설치되며, 좌우측 양측을 관통하여 설치되는 회전축(31) 및 상기 회전축에 결합되는 복수의 날개부(32)를 포함하여 이루어지며 낙하하는 물에 의해 날개부(32)가 회전축(31)을 따라 회전하는 작동구조를 갖는다.
이때, 물이 낙하할 때 발생하는 낙차에너지를 최대화할 수 있도록 상기 수차(30)는 분기관(20)의 절곡부위와 수직선상으로 일치하여 결합되는 것이 바람직하며, 물이 낙하하면서 수차(30)와 접촉한 다음 저장탱크(B)로 유입될 때 물에 의해 수차에 발생하는 저항을 최소화할 수 있도록 수차(30)는 날개부가 분기관(20)의 절곡부위의 상부와는 밀착되고 바닥면으로부터 소정의 거리만큼 상측으로 이격되어 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 도 3 내지 4를 참조하면, 상기 분기관(20)은 물이 낙하할 때 수차(30)와의 접촉면적을 최대화하기 위해 단면이 날개부(32)와 동일한 형상으로 이루어지는 것이 바람직하며, 이러한 구성을 통해 물이 낙하할 때 날개부와 접촉하지 않고 낙하하는 양을 줄일 수 있으므로 낙차에너지가 손실되는 것을 방지할 수 있다.
상기 회전축(31)의 양측 끝단에는 수차(30)와 함께 회전하는 제1회전부(41)가 결합되고, 상기 제1회전부(41)와 벨트 또는 체인(43)을 통해 제2회전부(42)가 연결되며, 상기 제1회전부(41)와 제2회전부(42)는 다수의 톱니가 형성되는 스프로킷을 사용할 수 있다.
또한, 상기 제2회전부(42)는 발전기(50)와 연결되도록 하여 물이 분기관(20) 내부로 유입되어 수차를 회전시키면 수차(30)와 함께 제1회전부(41)가 회전하게 되고, 제1회전부(41)와 체인(43)으로 연결되는 제2회전부(42)가 회전하게 되며, 제1회전부보다 작은 직경을 갖는 제2회전부의 회전력이 증가하여 출력을 증강시킬 수 있으므로 제2회전부와 연결된 발전기를 통해 낙차에너지를 전기에너지로 생산할 수 있다.
또한, 상기 수차(30)의 고장으로 인해 분기관(20)으로 물이 유입되는 것을 방지하기 위해 상기 분기관(20)의 상부에 제2개폐밸브(21)를 설치할 수 있으며, 상기 제1개폐밸브(11)와 제2개폐밸브(21)를 각각 작동시켜 물의 이동방향을 선택할 수 있고, 이때 상기 제1,2개폐밸브(11,21)는 각각 공급배관(10) 및 분기관(20)으로 유입되는 물을 단속할 뿐 도면에 도시한 예들에 의해 본 고안의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 도시한 예와 같이 본 고안이 구현될 수 있다는 것을 예시하는 것이다.
상기와 같이 이루어지는 본 고안에 따른 급수압력을 이용한 무한수력발전장치는 배수지로부터 공급되는 물이 저장탱크로 바로 급수될 수 있는 공급배관을 구비하고, 상기 공급배관으로부터 연통되도록 분기되며 'ㄴ'자 형상으로 이루어지고 내부에는 낙하하는 물에 의해 회전하는 수차가 설치되는 분기관이 구비되며, 물이 상기 분기관을 따라 낙하하면서 발생하는 낙차에너지를 통해 수차를 회전시켜 전기에너지로 변환할 수 있는 급수압력을 이용한 무한수력발전장치에 관한 것이다.
A :배수지 B : 저장탱크
10 : 공급배관 11 : 제1개폐밸브
20 : 분기관 21 : 제2개폐밸브
30 : 수차 31 : 회전축
32 : 날개부
41 : 제1회전부 42 : 제2회전부
43 : 체인 50 : 발전기

Claims (2)

  1. 관로에 설치되어 배수지로부터 공급되는 물을 저장탱크로 안내하는 공급배관(10)과;
    상기 공급배관의 내부에 설치되며 저장탱크에 공급되는 물을 단속하는 제1개폐밸브(11)와;
    상기 공급배관으로부터 연통되도록 분기되어 결합되며 'ㄴ'자 형상으로 형성되고 상기 제1개폐밸브가 닫혔을 때 유입된 물을 저장탱크로 안내하는 분기관(20)과;
    상기 분기관의 상부에 설치되어 분기관 내부로 공급되는 물을 단속하는 제2개폐밸브(21)와;
    상기 분기관의 내부에 설치되며, 좌우측 양측을 관통하여 설치되는 회전축(31) 및 상기 회전축에 결합되는 복수의 날개부(32)를 포함하여 이루어지며 상기 분기관 내부로 낙하하는 물에 의해 회전하는 수차(30)와;
    상기 회전축의 양측 끝단에 결합되며 수차와 함께 회전하는 제1회전부(41)와;
    상기 제1회전부와 벨트 또는 체인 등을 통해 연결되며 상기 제1회전부의 직경보다 작은 직경으로 형성되는 제2회전부(42); 및
    상기 제2회전부와 연결되는 발전기(50);를 포함하여 이루어지되,
    상기 수차(30)는 그 회전축(31)이 물이 낙하할 때 발생하는 낙차에너지를 최대화할 수 있도록 상기 'ㄴ'자형 분기관의 절곡 부위와 동일한 수직선상에 위치하며, 분기관을 통하여 낙하되는 물에 의해 발생하는 저항을 최소화하도록 상기 날개부(32)가 분기관의 절곡부위의 상부와 밀착되고 바닥면으로부터는 소정의 거리만큼 이격되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 급수압력을 이용한 무한수력발전장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분기관은 물이 낙하할 때 수차와의 접촉면적을 최대화할 수 있도록 단면이 날개부와 동일한 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 급수압력을 이용한 무한수력발전장치.
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