KR20150015624A - System for generation of electricity using small hydropower - Google Patents

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KR20150015624A
KR20150015624A KR1020130090964A KR20130090964A KR20150015624A KR 20150015624 A KR20150015624 A KR 20150015624A KR 1020130090964 A KR1020130090964 A KR 1020130090964A KR 20130090964 A KR20130090964 A KR 20130090964A KR 20150015624 A KR20150015624 A KR 20150015624A
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water collecting
siphon
collecting tank
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KR1020130090964A
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김경민
이종람
양석주
소순형
김성주
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포항공과대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a small hydropower generation system which discharges sewage after securing equal to or greater than a predetermined amount of sewage in a sump storing sewage without a separate sensor using a siphon phenomenon for smooth generation, and induces a higher effective head height without an external power source. According to the present invention, a small hydropower generation system using sewage discharged from a high-rise multi-storied building includes multiple sumps installed at each predetermined story section to collect sewage discharged from each corresponding story section; multiple siphon pipes disposed at each of the sumps while having a sewage introduction unit placed on a lower portion of the sumps, and a sewage discharge unit placed at a higher position than the sewage introduction unit, such that the collected sewage is discharged when the water level of the sewage stored in the sumps is higher than the height of the sewage discharge unit; a main pipe connected to the sewage discharge units of the siphon pipes to discharge the sewage discharged from each of the sumps downward; and a generator connected to the lower portion of the main pipe to generate small hydropower using the head of the sewage discharged to the main pipe.

Description

소수력 발전시스템{SYSTEM FOR GENERATION OF ELECTRICITY USING SMALL HYDROPOWER}SYSTEM FOR GENERATION OF ELECTRICITY USING SMALL HYDROPOWER [0002]

본 발명은 소수력 발전시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 사이펀 현상을 이용하여 집수조에 일정량 이상의 하수를 확보한 후 배출시킴에 따라 발전이 원할하게 이뤄질 수 있고, 외부 동력원이 없이 더 높은 유효 낙차 높이를 유도할 수 있는 소수력 발전시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a small hydroelectric power generation system, and more particularly, it relates to a small hydroelectric power generation system, and more particularly, to a small hydroelectric power generation system capable of satisfactorily generating power by securing a predetermined amount or more of sewage to a collection tank using a siphon phenomenon, To a small hydroelectric power generation system capable of inducing a small power generation system.

일정 높이를 갖는 건물이나 아파트 등과 같이 다수의 층으로 이뤄진 고층건물에는 하수를 배출시키기 위한 하수관이 설치되어 있으며, 상기 하수는 건물의 지하에 설치된 정화조로 유입되어 정화 처리된 후 하수종말 처리장으로 배출된다. A high-rise building having a plurality of floors, such as a building or an apartment having a certain height, is provided with a sewer pipe for discharging sewage. The sewer pipe is introduced into a purified water tank installed in a basement of the building and is purified and discharged to a sewage terminal treatment plant .

상술한 바와 같이, 고층건물에 설치된 하수관에는 하수가 흐르게 되며, 상기 하수관을 흐르는 하수는 상당한 낙차에너지를 갖게 된다. As described above, the sewage flows to the sewer pipe installed in the high-rise building, and the sewage flowing through the sewer pipe has a considerable drop energy.

즉, 하수는 하수관을 통해 상부에서 하부의 지하에 매설된 정화조로 이동하게 되고, 이 과정에서 높이에 따른 위치에너지가 발생하는 것이다. That is, the sewage is moved to the septic tank buried in the lower underground through the sewer pipe, and the position energy according to the height is generated in this process.

이러한 하수의 위치에너지를 이용하여 발전을 하고자 하는 시스템이 일부 개시된 바 있다. Some systems have been disclosed for generating electricity using the potential energy of such wastewater.

일예로, 하수의 유효 낙차를 높이기 위해 각 층에서 모인 하수를 건물의 최상층으로 이송한 뒤 하수를 낙하시켜 발전시키는 시스템이 있다. For example, there is a system for transferring sewage collected from each floor to the uppermost layer of the building to reduce the sewage effluent.

그러나, 이러한 시스템은 각 층에서 모인 하수를 건물의 최상층으로 이송하는데 상당한 에너지가 소모되기 때문에 발전 효율을 높이기가 어려운 문제점이 있었다. However, such a system has a problem that it is difficult to increase the power generation efficiency because considerable energy is consumed to transfer sewage collected from each floor to the uppermost layer of the building.

다른 일예로, 5층마다 발전기를 각각 설치하여 하수가 나오는 즉시 발전하는 시스템이 있다. As another example, there is a system in which the generator is installed on each of the five floors, and the sewage is immediately discharged.

그러나, 이러한 시스템은 발전기의 발전에 필요한 하수의 수량을 충분히 확보하기가 어려워 발전 효율을 높이기가 어려운 문제점이 있었다. However, such a system has a problem in that it is difficult to sufficiently secure the quantity of sewage required for the power generation of the generator, thereby making it difficult to raise the power generation efficiency.

등록특허 제10-1013498호(2011.01.31)Registration No. 10-1013498 (January 31, 2011)

상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 사이펀 현상을 이용하여 집수조에 일정량 이상의 하수를 확보한 후 배출시킴에 따라 발전이 원할하게 이뤄질 수 있고, 외부 동력원이 없이 더 높은 유효 낙차 높이를 유도할 수 있는 소수력 발전시스템을 제공함에 있다. It is an object of the present invention to solve the above problems in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a siphon phenomenon which can securely generate a certain amount of sewage and discharge it, And to provide a small hydroelectric power generation system capable of inducing a height.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 소수력 발전시스템은, 다수의 층으로 이뤄진 고층건물에서 배출되는 하수를 이용한 소수력 발전시스템으로서, 소정의 층 구간마다 설치되어 해당 층 구간에서 배출되는 하수를 집수하는 복수의 집수조; 각각의 집수조에 구비되되, 하수유입부가 상기 집수조의 저부에 위치되고, 하수배출부가 상기 하수유입부보다 높은 위치에 위치하도록 구성되어, 상기 집수조에 저장된 하수의 수위가 상기 하수배출부의 높이보다 높을 경우 집수된 하수가 배출되도록 하는 복수의 사이펀 배관; 상기 복수의 사이펀 배관의 하수배출부에 각각 연통되어 각각의 집수조에서 배출되는 하수를 하방으로 배출하는 메인 배관; 및 상기 메인 배관의 하부에 연결되어 상기 메인 배관으로 배출되는 하수의 낙차를 이용하여 발전하는 발전기;를 포함하여 구성된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a small hydroelectric power generation system using sewage discharged from a high-rise building having a plurality of floors, comprising: A plurality of water collecting tanks; Wherein the sewage inflow portion is located at a bottom portion of the water collecting tank and the sewage discharge portion is located at a position higher than the sewage inflow portion when the water level of the sewage stored in the water collecting tank is higher than the height of the sewage discharge portion A plurality of siphon pipes for discharging the collected sewage; A main pipe communicating with sewage discharge portions of the plurality of siphon pipes and discharging sewage discharged from each of the sump pipes downward; And a generator connected to a lower portion of the main piping and generating electricity by using a drop of sewage discharged to the main piping.

바람직하게, 상기 발전기에서 발생된 전기에너지를 저장하는 축전지;를 더 포함하여 구성될 수 있다. Preferably, the battery further comprises a battery for storing electric energy generated by the generator.

바람직하게, 상기 발전기의 발전에 이용된 하수를 정화조로 배출하는 하수배출관;을 더 포함하여 구성될 수 있다. Preferably, the apparatus further comprises a sewage discharge pipe for discharging the sewage used for the power generation of the generator to the septic tank.

바람직하게, 각각의 사이펀 배관에 구비되어 하수의 흐름을 감지하는 복수의 유량감지센서; 및 각각의 사이펀 배관에 구비되어 하수의 흐름을 개폐하기 위해 밸브제어부에 의해 개폐제어가 가능한 복수의 제어밸브;를 더 포함하여 구성되며, 상기 밸브제어부는, 하나의 해당 제어밸브를 제외한 나머지 모든 제어밸브가 폐쇄된 상태가 되도록 순차적으로 개폐제어하되, 개방제어된 해당 제어밸브를 통해 하수가 배출됨에 따라 해당 유량감지센서에서 하수의 흐름을 감지한 경우에, 해당 유량감지센서에서 하수의 흐름이 감지되지 않을 때까지 상기 개방제어된 해당 제어밸브를 개방된 상태로 유지할 수 있다. Preferably, the plurality of flow rate sensors are provided in the respective siphon pipes to sense the flow of sewage; And a plurality of control valves provided in each of the siphon pipes and capable of opening and closing by a valve control unit to open and close the flow of sewage, When the sewage flow is sensed by the corresponding flow rate sensor as the sewage is drained through the corresponding control valve that is opened and controlled, the flow rate of the sewage is detected from the flow rate sensor The control valve can be maintained in the open state until the control valve is closed.

바람직하게, 상기 복수의 집수조는, 3층 구간마다 설치될 수 있다. 사이펀 현상이 이론상으론 10m이하의 높이차에서만 가능하기 때문에 3층 구간이하로 가능하다.Preferably, the plurality of water collecting tanks may be installed every three-storey section. Since the siphon phenomenon is theoretically possible only at a height difference of 10m or less, it is possible to be less than the three-story section.

바람직하게, 상기 사이펀 배관의 하수유입부는 상기 집수조의 저부에 위치되고, 상기 사이펀 배관의 하수배출부가 상기 하수유입부보다 높은 위치에 위치하도록 구성되되, 상기 사이펀 배관읜 상부는 '∩'형으로 형성될 수 있다. Preferably, the siphon inflow portion of the siphon pipe is located at a bottom portion of the water collecting tank, and the siphon discharge portion of the siphon pipe is located at a position higher than the inflow portion of the siphon pipe. .

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 소수력 발전시스템은, 다수의 층으로 이뤄진 고층건물에서 배출되는 하수를 이용한 소수력 발전시스템으로서, 하수를 집수하는 복수의 집수조; 상기 집수조에 구비되되, 하수유입부가 상기 집수조의 저부에 위치되고, 하수배출부가 상기 하수유입부보다 높은 위치에 위치하도록 구성되어, 상기 집수조에 저장된 하수의 수위가 상기 하수배출부의 높이보다 높을 경우 집수된 하수가 배출되도록 하는 사이펀 배관; 상기 사이펀 배관의 하수배출부에 연통되어 상기 집수조에서 배출되는 하수를 하방으로 배출하는 메인 배관; 및 상기 메인 배관의 하부에 연결되어 상기 메인 배관으로 배출되는 하수의 낙차를 이용하여 발전하는 발전기;를 포함하여 구성된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a small hydroelectric power generation system using sewage discharged from a high-rise building having a plurality of floors, comprising: a plurality of water collecting tanks for collecting sewage; Wherein the sewage inflow portion is located at a bottom portion of the water collecting tank and the sewage discharge portion is located at a higher position than the sewage inflow portion when the water level of the sewage stored in the water collecting tank is higher than the height of the sewage discharge portion, A siphon pipe for discharging the sewage water; A main pipe communicating with the sewage discharge portion of the siphon pipe to discharge the sewage discharged from the water collecting tank downward; And a generator connected to a lower portion of the main piping and generating electricity by using a drop of sewage discharged to the main piping.

상술한 바와 같은 본 발명은, 사이펀 현상을 이용하여 집수조에 일정량 이상의 하수를 확보한 후 배출시킴에 따라 발전이 원할하게 이뤄질 수 있고, 외부 동력원이 없이 더 높은 유효 낙차 높이를 유도할 수 있는 이점이 있다. The present invention as described above has an advantage in that power generation can be smoothly performed by securing a predetermined amount or more of sewage to the water collecting tank using a siphon phenomenon and discharging the sewage water and inducing a higher effective drop height without an external power source have.

또한, 구심력을 이용한 발전기로 발전을 하도록 구성됨에 따라 발전효율을 극대화할 수 있으며, 발전기에서 발생된 전기에너지를 축전지에 저장하여 고층건물의 공용 전기로 사용하게 됨으로써 발전에 따른 공해가 없어 환경 친화적이라는 이점이 있다. In addition, since it is configured to generate electricity using a centripetal generator, the power generation efficiency can be maximized, and the electric energy generated from the generator can be stored in a storage battery and used as a common electricity source in a high-rise building. There is an advantage.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소수력 발전시스템이 적용된 고층건물을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 소수력 발전시스템의 집수조와 배관 구조를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소수력 발전시스템의 집수조의 연결구성을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 소수력 발전시스템의 하수 배출과정을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 소수력 발전시스템의 집수조에 제어밸브가 구비된 구성을 도시한 도면이다. 1 is a perspective view illustrating a high-rise building to which a small hydroelectric power generation system according to an embodiment of the present invention is applied.
2 is a perspective view illustrating a water collecting tank and piping structure of a small hydroelectric power generation system according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view illustrating a connection structure of the water collecting tank of the small hydroelectric power generation system according to the embodiment of the present invention.
4 is a view illustrating a sewage discharge process of the small hydroelectric power generation system according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a configuration in which a control valve is provided in a collecting tank of a small hydroelectric power generation system according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.The present invention may be embodied in many other forms without departing from its spirit or essential characteristics. Accordingly, the embodiments of the present invention are to be considered in all respects as merely illustrative and not restrictive.

제1, 제2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1구성요소로 명명될 수 있다. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, .

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, the terms "comprises", "having", "having", and the like are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, components, Steps, operations, elements, components, or combinations of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and a duplicate description thereof will be omitted.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소수력 발전시스템이 적용된 고층건물을 도시한 사시도이다. 1 is a perspective view illustrating a high-rise building to which a small hydroelectric power generation system according to an embodiment of the present invention is applied.

본 발명의 일실시예에 따른 소수력 발전시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 층으로 이뤄진 고층건물에서 배출되는 하수를 이용한 발전시스템이다. As shown in FIG. 1, the small hydroelectric power generation system according to an embodiment of the present invention is a power generation system using sewage discharged from a high-rise building having a plurality of layers.

상기 소수력 발전시스템은, 복수의 집수조(100), 복수의 사이펀 배관(200), 메인 배관(300), 발전기(400), 축전지(500), 하수 배출관(600)을 포함하여 구성된다. The small hydroelectric power generation system includes a plurality of water collecting tanks 100, a plurality of siphon pipes 200, a main pipe 300, a generator 400, a storage battery 500, and a sewage discharge pipe 600.

상기 집수조(100)는 소정의 층 구간마다 설치되어 해당 층 구간에서 배출되는 하수를 집수하는 부분이다. The water collecting tank 100 collects sewage discharged from a corresponding section of the bed.

예를 들어, 상기 집수조(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 매 3층 구간마다 하나씩 설치될 수 있으며, 본 실시예에서는 20층 건물에 총 6개의 집수조(100)가 설치된 경우를 예시하였으며, 상기 집수조(100)의 크기 및 설치구간은 다양하게 변형될 수 있음은 물론이다. For example, as shown in FIG. 1, the water collecting tank 100 may be installed for each three-storey section. In this embodiment, six water collecting tanks 100 are installed in a 20-story building. And the size and installation interval of the water collecting tank 100 may be variously modified.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 소수력 발전시스템의 집수조와 배관 구조를 도시한 사시도로서, 상기 집수조(100)에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 해당 집수조(100)에 대응하는 3층 구간의 세대에서 배출되는 하수가 집수될 수 있다. FIG. 2 is a perspective view illustrating a water collecting tank and piping structure of a small hydroelectric power generation system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the water collecting tank 100 is provided with three layers Sewage from the generation of the section can be collected.

구체적으로, N층의 제1 세대의 하수관(10A), N층의 제2 세대의 하수관(10B), N+1층의 제3 세대의 하수관(10C), N+1층의 제4 세대의 하수관(10D), N+2층의 제5 세대의 하수관(10E), N+2층의 제6 세대의 하수관(10F)에서 배출되는 하수가 집수될 수 있다. Specifically, the first-generation sewage pipe 10A of the N-th layer, the second-generation sewage pipe 10B of the N-th layer, the sewage pipe 10C of the third generation of the N + 1 layer, Sewage discharged from the sewage pipe 10D, the fifth generation sewage pipe 10E of the N + 2th layer, and the sixth generation sewage pipe 10F of the N + 2th layer can be collected.

한편, 사이펀 효과의 효율을 고려하여, 상기 집수조는 3층 구간 이하의 세대에서 배출되는 하수가 집수되도록 구성되는 것이 바람직하다. On the other hand, in consideration of the efficiency of the siphon effect, it is preferable that the water collecting tank is configured such that sewage discharged from a generation of three stories or less is collected.

상기 사이펀 배관(200)은 각각의 집수조(100)에 구비되되, 상기 사이펀 배관(200)의 하수유입부(210)는 상기 집수조(100)의 저부에 위치되고, 상기 사이펀 배관(200)의 하수배출부(220)가 상기 하수유입부(210)보다 높은 위치에 위치하도록 구성되며, 대략 '∩'형으로 형성될 수 있다. The siphon pipe 200 is installed in each of the water collecting tanks 100 and the siphon inlet portion 210 of the siphon pipe 200 is located at the bottom of the water collecting tank 100, The discharge unit 220 is positioned at a position higher than the sewage inlet 210 and may be formed in a substantially ∩ shape.

상기 사이펀 배관(200)은, 계영배(戒盈杯)의 원리와 동일한 원리로 작동할 수 있도록 형성된 배관으로서, 상기 집수조(100)에 저장된 하수의 수위가 상기 하수배출부(220)의 높이보다 높을 경우 상기 집수조(100)에 집수된 하수가 배출되도록 기능한다. The siphon pipe 200 is a pipe which is operated to operate on the same principle as that of the control boiler. The water level of the sewage stored in the water collecting tank 100 is higher than the height of the sewage discharge unit 220 The waste water collected in the water collecting tank 100 is discharged.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 소수력 발전시스템의 하수 배출과정을 도시한 도면으로서, 구체적으로, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 하수관으로부터 집수조(100)에 하수가 집수됨에 따라 점차 집수조(100)의 수위가 높아지게 되고, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 집수조(100)의 수위가 사이펀 배관(200)의 하수배출부(220)보다 높아지게 되면, 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 집수조(100) 내의 하수가 사이펀 배관(200)을 통해 메인 배관(300)으로 배출된다. 4 (a), the sewage is collected in the water collecting tank 100 from the sewer pipe, and the sewage is collected in the water collecting tank 100. As shown in FIG. 4 4 (b), when the water level of the water collecting tank 100 becomes higher than the sewage water discharging part 220 of the siphon pipe 200, as shown in FIG. 4 (b) the sewage in the water collecting tank 100 is discharged to the main pipe 300 through the siphon pipe 200 as shown in Fig.

집수조(100) 내의 하수 배출은, 도 4의 (d)에 도시된 바와 같이, 하수의 수위가 상기 사이펀 배관(200)의 하수유입부(210)에 이를 때까지 지속적으로 이뤄진다. As shown in FIG. 4 (d), sewage discharge in the water collecting tank 100 is continuously performed until the water level of the sewage reaches the sewage inflow portion 210 of the siphon pipe 200.

상술한 바와 같이, 상기 집수조(100) 내의 하수는 집수조(100)의 상부측에 위치된 하수배출부(220)를 통해 메인 배관(300)으로 배출되어 낙하하게 되며, 이처럼 하수의 낙차가 높아짐에 따라 발전효율을 높일 수 있다. As described above, the sewage in the water collecting tank 100 is discharged to the main pipe 300 through the sewage discharging unit 220 located at the upper side of the water collecting tank 100, The power generation efficiency can be increased accordingly.

상기 메인 배관(300)은, 상기 복수의 사이펀 배관(200)의 하수배출부(220)에 각각 연통되어 각각의 집수조(100)에서 배출되는 하수를 하방으로 배출하는 배관이다. The main pipe 300 communicates with the sewage discharge unit 220 of the plurality of siphon pipes 200 and discharges the sewage discharged from each of the collecting tanks 100 downward.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소수력 발전시스템의 집수조의 연결구성을 도시한 사시도로서, 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, N층 내지 N+2층의 각 세대에서 배출되는 하수가 집수되는 제1 집수조(100A)에 구비된 제1 사이펀 배관(200A), N+3층 내지 N+5층의 각 세대에서 배출되는 하수가 집수되는 제2 집수조(100B)에 구비된 제2 사이펀 배관(200B), N+6층 내지 N+8층의 각 세대에서 배출되는 하수가 집수되는 제3 집수조(100C)에 구비된 제3 사이펀 배관(200C)이 각각 메인 배관(300)과 연통될 수 있다. 3 is a perspective view showing a connection structure of a water collecting tank of a small hydroelectric power generation system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, for example, A first siphon pipe 200A provided in a first water collecting tank 100A in which sewage is collected and a second siphon pipe 200B provided in a second water collecting tank 100B in which sewage discharged from each of the N + A third siphon pipe 200C provided in a third water collecting tank 100C in which sewage discharged from each of the N + 6th to N + 8th layers is collected is connected to the main pipe 300 Can be communicated.

상기 발전기(400)는 상기 메인 배관(300)의 하부에 연결되어 상기 메인 배관(300)으로 배출되는 하수의 낙차를 이용하여 발전을 하게 된다. The generator 400 is connected to a lower portion of the main pipe 300 and generates power using the drop of the sewage discharged to the main pipe 300.

상기 발전기(400)는, 바람직하게, 구심력을 이용한 구심력 발전기(400)로 구성될 수 있으며, 이와 같이 구심력 발전기(400)를 이용하여 발전효율을 높일 수 있다. The generator 400 may be configured as a centripetal generator 400 using centripetal force, and the centripetal generator 400 may be used to increase the power generation efficiency.

구체적으로, 상기 구심력 발전기(400)는 상기 메인 배관(300)에서 낙하되는 하수의 구심력을 이용하여 발전을 하는 기기로서, 예를 들어, 등록특허 제10-1001056호에 개시된 바와 같은 구심력 동작형 수차를 이용하여 구심력 발전기(400)를 구성할 수 있다. Specifically, the centripetal force generator 400 is a device for generating power by using the centripetal force of the sewage dropped from the main pipeline 300. For example, the centripetal force generator 400 may be a centrifugal force type aberration sensor as disclosed in Japanese Patent Application No. 10-1001056 The centrifugal power generator 400 can be constructed.

상기 축전지(500)는 상기 발전기(400)에서 발생된 전기에너지를 저장하게 되며, 상기 축전지(500)에 저장된 전기에너지를 가로등, 엘리베이터 등과 같은 공용 시설을 운영하기 위한 전기에너지로 사용할 수 있다. The storage battery 500 stores electric energy generated from the generator 400. The electric energy stored in the storage battery 500 may be used as electric energy for operating a common facility such as a street lamp, an elevator, or the like.

한편, 상기 발전기(400)의 발전에 이용된 하수는, 상기 발전기(400)의 일측에 연결된 하수배출관(600)을 통해 정화조로 유입된 후 외부의 하수처리시설로 배출될 수 있다. Meanwhile, the sewage used for power generation of the generator 400 may be introduced into the septic tank through the sewage discharge pipe 600 connected to one side of the generator 400, and then discharged to the outside sewage treatment facility.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 소수력 발전시스템의 집수조에 제어밸브가 구비된 구성을 도시한 도면으로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 소수력 발전시스템은 복수의 유량감지센서(s1, s2, s3)와 복수의 제어밸브(v1, v2, v3)를 포함하여 구성될 수 있다. 5, the small hydroelectric power generation system includes a plurality of flow rate sensors s1, s2, s3, s4, s5, s5, s2, s3, and a plurality of control valves v1, v2, v3.

상기 복수의 유량감지센서(s1, s2, s3)는 각각의 사이펀 배관(200A, 200B, 200C)에 구비되어 하수의 흐름을 감지하는 센서이고, 상기 복수의 제어밸브(v1, v2, v3)는 각각의 사이펀 배관(200A, 200B, 200C)에 구비되어 하수의 흐름을 개폐하기 위해 밸브제어부(700)에 의해 개폐제어가 가능한 밸브이다. The plurality of flow rate sensors s1, s2 and s3 are sensors provided in respective siphon pipes 200A, 200B and 200C to sense the flow of sewage, and the plurality of control valves v1, v2 and v3 The siphon pipes 200A, 200B, and 200C are provided in the siphon pipes 200A, 200B, and 200C, respectively, and can be controlled by the valve controller 700 to open and close the flow of sewage.

상기 밸브제어부(700)는 상기 복수의 제어밸브를 각각 개폐제어하기 위한 제어부이다. The valve control unit 700 is a control unit for opening and closing each of the plurality of control valves.

예를 들어, 제1 집수조(100A)에 제1 제어밸브(v1)와 제1 유량감지센서(s1)가 구비되고, 제2 집수조(100A)에 제2 제어밸브(v2)와 제2 유량감지센서(s2)가 구비되며, 제3 집수조(100A)에 제3 제어밸브(v3)와 제3 유량감지센서(s3)가 구비될 수 있다. For example, a first control valve v1 and a first flow rate sensor s1 are provided in the first water collecting tank 100A, and a second control valve v2 and a second flow rate detecting sensor s1 are provided in the second water collecting tank 100A. And a third control valve v3 and a third flow rate sensor s3 may be provided in the third water collecting tank 100A.

이때, 상기 밸브제어부(700)는 하나의 해당 제어밸브를 제외한 나머지 모든 제어밸브가 폐쇄된 상태가 되도록 순차적으로 개폐제어하게 하며, 구체적으로, 제1 제어밸브(v1)가 개방되고 제2 제어밸브(v2) 및 제3 제어밸브(v3)가 폐쇄된 상태, 제2 제어밸브(v2)가 개방되고 제1 제어밸브(v1) 및 제3 제어밸브(v3)가 폐쇄된 상태, 제3 제어밸브(v3)가 개방되고 제1 제어밸브(v1) 및 제2 제어밸브(v2)가 폐쇄된 상태가 순차적으로 반복되도록 상기 밸브제어부(700)에 의해 제어될 수 있다. At this time, the valve control unit 700 sequentially controls the opening and closing of all the control valves other than the one control valve, so that the first control valve v1 is opened and the second control valve the third control valve v2 and the third control valve v3 are closed while the second control valve v2 is opened and the first control valve v1 and the third control valve v3 are closed, can be controlled by the valve control unit 700 such that the first control valve v1 and the second control valve v2 are closed and the first control valve v1 and the second control valve v2 are closed.

이러한 과정 중, 상기 개방된 하나의 해당 제어밸브(예를 들어, 제1 제어밸브(v1))를 통해 하수가 배출됨에 따라 해당 유량감지센서(예를 들어, 제1 유량감지센서(s1))에서 하수의 흐름을 감지한 경우에, 상기 밸브제어부(700)는 해당 유량감지센서에서 하수의 흐름이 감지되지 않을 때까지 상기 개방제어된 하나의 해당 제어밸브를 개방된 상태로 유지되도록 제어한다. During this process, as the sewage is discharged through the one open control valve (for example, the first control valve v1), the corresponding flow rate sensor (for example, the first flow rate sensor s1) The valve control unit 700 controls the corresponding one of the open control valves to remain open until the flow of sewage is not sensed by the corresponding flow rate sensor.

즉, 해당 집수조의 하수 배출이 완료되는 시점까지 해당 제어밸브가 개방된 상태로 유지되어 집수조 내의 하수가 모두 배출될 수 있도록 하는 것이며, 상술한 바와 같이, 하나의 제어밸브만이 순차적으로 열리도록 제어함에 따라 사이펀 배관을 통해 배출되는 하수가 원활하게 배출될 수 있게 된다.
That is, the control valve is kept open until the discharge of the sewage in the water collecting tank is completed, so that all the sewage in the water collecting tank can be discharged. As described above, The sewage discharged through the siphon pipe can be discharged smoothly.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments thereof with reference to the accompanying drawings, it will be apparent to those skilled in the art that many other obvious modifications can be made therein without departing from the scope of the invention. Accordingly, the scope of the present invention should be interpreted by the appended claims to cover many such variations.

100:집수조
200:사이펀 배관
300:메인 배관
400:발전기
500:축전지
600:하수 배출관
700:밸브제어부100: Water collecting tank
200: Siphon piping
300: Main piping
400: generator
500: Battery
600: sewage discharge pipe
700: valve control section

Claims (7)

다수의 층으로 이뤄진 고층건물에서 배출되는 하수를 이용한 소수력 발전시스템으로서,
소정의 층 구간마다 설치되어 해당 층 구간에서 배출되는 하수를 집수하는 복수의 집수조;
각각의 집수조에 구비되되, 하수유입부가 상기 집수조의 저부에 위치되고, 하수배출부가 상기 하수유입부보다 높은 위치에 위치하도록 구성되어, 상기 집수조에 저장된 하수의 수위가 상기 하수배출부의 높이보다 높을 경우 집수된 하수가 배출되도록 하는 복수의 사이펀 배관;
상기 복수의 사이펀 배관의 하수배출부에 각각 연통되어 각각의 집수조에서 배출되는 하수를 하방으로 배출하는 메인 배관; 및
상기 메인 배관의 하부에 연결되어 상기 메인 배관으로 배출되는 하수의 낙차를 이용하여 발전하는 발전기;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 소수력 발전시스템. As a small hydroelectric power generation system using sewage discharged from a high-rise building composed of a plurality of layers,
A plurality of water collecting tanks installed for every predetermined bed section and collecting the sewage discharged from the bed section;
Wherein the sewage inflow portion is located at a bottom portion of the water collecting tank and the sewage discharge portion is located at a position higher than the sewage inflow portion when the water level of the sewage stored in the water collecting tank is higher than the height of the sewage discharge portion A plurality of siphon pipes for discharging the collected sewage;
A main pipe communicating with sewage discharge portions of the plurality of siphon pipes and discharging sewage discharged from each of the sump pipes downward; And
And a generator connected to a lower portion of the main piping and generating electricity by using a drop of sewage discharged to the main piping. 제1항에 있어서,
상기 발전기에서 발생된 전기에너지를 저장하는 축전지;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 소수력 발전시스템. The method according to claim 1,
And a battery for storing electric energy generated by the generator. 제1항에 있어서,
상기 발전기의 발전에 이용된 하수를 외부의 하수처리시설로 배출하는 하수배출관;을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 소수력 발전시스템. The method according to claim 1,
And a sewage discharge pipe for discharging sewage used for power generation of the generator to an outside sewage treatment facility. 제1항에 있어서,
각각의 사이펀 배관에 구비되어 하수의 흐름을 감지하는 복수의 유량감지센서; 및 각각의 사이펀 배관에 구비되어 하수의 흐름을 개폐하기 위해 밸브제어부에 의해 개폐제어가 가능한 복수의 제어밸브;를 더 포함하여 구성되며,
상기 밸브제어부는, 하나의 해당 제어밸브를 제외한 나머지 모든 제어밸브가 폐쇄된 상태가 되도록 순차적으로 개폐제어하되, 개방제어된 해당 제어밸브를 통해 하수가 배출됨에 따라 해당 유량감지센서에서 하수의 흐름을 감지한 경우에, 해당 유량감지센서에서 하수의 흐름이 감지되지 않을 때까지 상기 개방제어된 해당 제어밸브를 개방된 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 소수력 발전시스템. The method according to claim 1,
A plurality of flow rate sensors provided in respective siphon pipes for sensing the flow of sewage; And a plurality of control valves provided in the respective siphon pipes and capable of opening and closing by a valve control unit to open and close the flow of sewage,
The valve control unit sequentially controls the opening and closing of all the control valves other than the one control valve so as to be closed, and as the sewage is discharged through the open control valve, the flow of the sewage is detected Wherein said control means maintains said open control valve in an open state until a flow of sewage is not sensed by said flow sensor. 제1항에 있어서,
상기 복수의 집수조는,
3층 구간마다 설치되는 것을 특징으로 하는 소수력 발전시스템. The method according to claim 1,
Wherein the plurality of water collecting tanks include:
Wherein the power generation system is installed every three stories. 제1항에 있어서,
상기 사이펀 배관의 하수유입부는 상기 집수조의 저부에 위치되고, 상기 사이펀 배관의 하수배출부가 상기 하수유입부보다 높은 위치에 위치하도록 구성되되, 상기 사이펀 배관읜 상부는 '∩'형으로 형성된 것을 특징으로 하는 소수력 발전시스템. The method according to claim 1,
Wherein the siphon inlet pipe of the siphon pipe is located at a bottom of the water collecting tank and the siphon outlet of the siphon pipe is located at a position higher than the sewage inlet, A small hydroelectric power generation system. 다수의 층으로 이뤄진 고층건물에서 배출되는 하수를 이용한 소수력 발전시스템으로서,
하수를 집수하는 복수의 집수조;
상기 집수조에 구비되되, 하수유입부가 상기 집수조의 저부에 위치되고, 하수배출부가 상기 하수유입부보다 높은 위치에 위치하도록 구성되어, 상기 집수조에 저장된 하수의 수위가 상기 하수배출부의 높이보다 높을 경우 집수된 하수가 배출되도록 하는 사이펀 배관;
상기 사이펀 배관의 하수배출부에 연통되어 상기 집수조에서 배출되는 하수를 하방으로 배출하는 메인 배관; 및
상기 메인 배관의 하부에 연결되어 상기 메인 배관으로 배출되는 하수의 낙차를 이용하여 발전하는 발전기;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 소수력 발전시스템. As a small hydroelectric power generation system using sewage discharged from a high-rise building composed of a plurality of layers,
A plurality of water collecting tanks for collecting sewage;
Wherein the sewage inflow portion is located at a bottom portion of the water collecting tank and the sewage discharge portion is located at a higher position than the sewage inflow portion when the water level of the sewage stored in the water collecting tank is higher than the height of the sewage discharge portion, A siphon pipe for discharging the sewage water;
A main pipe communicating with the sewage discharge portion of the siphon pipe to discharge the sewage discharged from the water collecting tank downward; And
And a generator connected to a lower portion of the main piping and generating electricity by using a drop of sewage discharged to the main piping.
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KR20200053942A (en) 2018-11-09 2020-05-19 김정순 Small Hydro Power Generation System Using Siphon

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