KR20200053942A - Small Hydro Power Generation System Using Siphon - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 사이펀 현상을 이용한 소수력 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사이펀 현상에 의해 소수력발전장치에 의해 전원을 발생시키는 사이펀 현상을 이용한 소수력 발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a small-sized power generating device using a siphon phenomenon, and more particularly, to a small-sized power generating device using a siphon phenomenon generating power by the small-sized power generating device by the siphon phenomenon.
일반적으로 소수력발전은 산간 벽지의 작은 하천이나 폭포수의 낙차를 이용하여 전기를 일으키는 발전시설로 그 시설용량이 10,000kw 이하의 수력발전을 의미한다.In general, small hydro power generation is a power generation facility that generates electricity by using a small river or waterfall in a mountainous area, and means hydropower with a capacity of 10,000 kW or less.
소수력발전은 전력의 생산 외에도 농업용 저수지, 농업용 보, 하수처리장, 정수장 및 다목적댐의 용수로 등에도 적용할 수 있다는 점을 감안할 때 국내의 개발 잠재량은 풍부하며, 또한 청정자원으로서 개발할 가치가 매우 크다 할 수 있다.Considering that hydroelectric power can be applied not only to the production of electric power, but also to agricultural reservoirs, sewage treatment plants, water purification plants, and multi-purpose dams, the potential for domestic development is abundant, and it is very valuable to develop as a clean resource. have.
소수력발전은 설비용량, 낙차, 발전방식에 따라 분류되며, 발전방식에 따라 수로식, 댐식, 터널식으로 분류된다.Hydroelectric power generation is classified according to facility capacity, drop, and power generation method, and is classified into waterway type, dam type, and tunnel type according to the power generation method.
수로식은 하천을 따라 완경사의 수로를 결정하고 하천의 급경사와 굴곡 등을 이용하여 수로에 의한 낙차를 얻는 방식으로 하천 경사가 급한 상류나 중류에 적합한 방식이다.The channel type is a method suitable for the upstream or middle stream where the slope of the river is steep, by determining the channel of the gentle slope along the stream and obtaining a drop by the channel by using the steep slope and bending of the stream.
댐식은 댐에 의해서 낙차를 얻는 형식으로 발전소는 댐에 인접하게 건설하고 하천 경사가 작은 중하류의 유량이 풍부한 지점에 설치하는 것이 유리하다. 즉, 댐식은 하천의 구배가 완만하나 유량이 풍부한 곳, 또는 낙차는 크나 하천의 수위변동이 심한 지역에 설치되는 것이 유리하다.The dam type is a type in which a drop is obtained by a dam, so it is advantageous to construct a power plant adjacent to the dam and install it at a point where the flow rate of the middle and downstream streams with a small river slope is abundant. That is, it is advantageous that the dam type is installed in a place where the gradient of the river is gentle but the flow is abundant, or the drop is large, or where the water level fluctuation of the river is severe.
터널식은 댐식과 수로식이 혼합된 방식으로 지형상 지하터널로 수로를 만들어 큰 낙차를 얻을 수 있는 곳에 설치하는 것이 바람직하며, 수로식의 변형이라 할 수 있다.The tunnel type is a method in which a dam type and a channel type are mixed, and it is desirable to make a channel with a underground tunnel on the terrain and install it where a large drop can be obtained.
한편 소수력 발전설비로서 사이펀 방식이 이용될 수도 있다. 사이펀이란 액체를 높은 곳에서 낮은 곳으로 옮기는 연통관을 의미한다.Meanwhile, a siphon method may be used as a small-scale power generation facility. A siphon is a communication pipe that moves liquid from high to low.
이러한 사이펀 원리를 이용하는 사이펀식 소수력 발전장치는 보의 상류와 하류를 연결하는 연통관이 길게 설치되고, 연통관의 최상부에 취수 펌프가 설치되고, 연통관의 최하부(방류측)에 수차발전기가 설치된다.The siphon-type small-sized power generator using the siphon principle has a long communication pipe connecting the upstream and downstream of the beam, a water intake pump is installed at the top of the communication pipe, and a water turbine generator is installed at the bottom (discharge side) of the communication pipe.
이러한 종래의 사이펀식 소수력 발전장치는 진공펌프가 가동되어 연통관의 내부로 물이 흡입되면서 연통관의 내부가 진공이 되고, 연통관의 내부가 진공이 되면, 사이펀 원리에 의해 보 상류의 물이 하류로 방류가 되고, 이 때 물이 흘러 내려가는 위치에너지를 이용해 수차발전기는 발전을 하게 되는 것이다.In such a conventional siphon-type small-sized power generator, when a vacuum pump is operated and water is sucked into the inside of the communication pipe, the inside of the communication pipe becomes vacuum, and when the inside of the communication pipe becomes vacuum, water in the complementary stream is discharged downstream by the siphon principle. At this time, the hydroelectric generator generates power by using the potential energy from which water flows down.
한편 사이펀식 소수력 발전장치는 기력발전소 내에서 방류되는 방류수를 이용할 수도 있다. 즉, 화력발전은 화석연료를 연소시켜 발생하는 열로 물을 가열하여 고온 고압의 증기를 발생시킨 후 고압의 증기로 증기터빈을 회전시켜 동력인 전기를 발전하게 되고, 증기터빈을 통과한 증기는 복수기(復水器)에서 복수되며, 이때 많은 양의 냉각수가 지속적으로 사용된다. 기력발전소 내의 냉각설비에서 사용된 냉각수는 기력발전소 내의 방류 시설을 통해 바다로 방류될 수 있다.Meanwhile, the siphon-type small hydro power generation device may use effluent discharged from a nuclear power plant. That is, thermal power generation generates high-temperature and high-pressure steam by heating water with heat generated by burning fossil fuels, and then rotates the steam turbine with high-pressure steam to generate power, and the steam passing through the steam turbine is a condenser. (복수 水 器) is plural, and a large amount of cooling water is continuously used. Cooling water used in a cooling facility in a nuclear power plant can be discharged to the sea through a discharge facility in a nuclear power plant.
따라서 기력발전소 내에서 방류되는 방류수를 이용하기 위한 사이펀식 소수력 발전장치는 기력발전소 내의 방류 시설에 설치될 수 있다.Therefore, a siphon-type small hydro power generation device for using the discharged water discharged from the nuclear power plant may be installed at a discharge facility in the nuclear power plant.
그러나 일반적인 사이펀식 소수력 발전장치는 높은 곳의 물을 낮은 곳으로 이동시키기 위하여, 위에서 언급된 바와 같이, 연통관의 최상부에 취수 펌프를 설치하고 연통관의 최하부(방류측)에 수차발전기를 설치하여야 하므로 취수 펌프를 설치하기 위한 공간과 수차발전기를 설치하기 위한 공간이 마련되어야만 한다.However, in order to move high water to a low place, a typical siphon-type small hydro power generator needs to install a water intake pump at the top of the communication pipe and a water turbine generator at the bottom (discharge side) of the communication pipe. A space for installing the pump and a space for installing the water turbine must be provided.
따라서 기력발전소 내의 방류 시설은 비교적 공간이 협소하여, 방류 시설 내에 소수력 발전장치를 설치하기 위해서는 방류 시설을 재시공 하는 등의 구조물을 변경하여 설치하여야 하므로 기력발전소 내에 사이펀식 소수력 발전장치를 설치하기에는 어려움이 있었다.Therefore, the discharge facility in the nuclear power plant has relatively limited space, so it is difficult to install the siphon-type small hydro power plant in the nuclear power plant because the structure, such as rebuilding the discharge facility, must be changed to install the small hydro power device in the discharge facility. there was.
예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 '사이펀을 이용한 소수력 발전장치'가 개시되어 있다.For example, Patent Document 1 below discloses a 'hydrophobic power generation device using a siphon'.
하기 특허문헌 1에 따른 사이펀을 이용한 소수력 발전장치는 유수 저장소(저수지, 하수처리저수조, 지하철 저수조)의 상단 및 하단에 연결되고, 하향방향으로 절곡되어 유수를 흡입하는 흡입관과, 그 흡입관의 후단에 연통된 상태로 경사진 콘크리트 보에 설치되어 흡입관에서 흡입된 물을 제2 사이펀관으로 이송시키는 제1 사이펀관과, 그 제1 사이펀관의 후단에 연통된 상태로 경사진 콘크리트 보에 설치되어 제1 사이펀관을 통해 유입된 물을 연통관으로 이송시키는 제2 사이펀관, 그 제2 사이펀관의 후단에 연통된 상태로 경사진 콘크리트 보에 복수개로 설치되어, 제2 사이펀관을 통해 유입된 물을 소수력 발전기로 이송시키는 연통관을 구비한다.The hydrophobic power generator using a siphon according to Patent Document 1 is connected to the upper and lower ends of a running water reservoir (reservoir, sewage treatment reservoir, subway reservoir), and is bent downward to suck the flowing water and to the rear end of the suction pipe. The first siphon pipe is installed on the inclined concrete beam to communicate with the second siphon pipe, and the first siphon pipe is installed on the inclined concrete beam to communicate with the rear end of the first siphon pipe. 1 A second siphon pipe that transfers the water introduced through the siphon pipe to the communication pipe, is installed in a plurality of inclined concrete beams in communication with the rear end of the second siphon pipe, so that the water introduced through the second siphon pipe It is equipped with a communication pipe for transferring to a small-sized power generator.
그 연통관의 후단에 덕트 플랜지를 결합시켜 연결되고, 덕트의 내부에서 수차를 회전시킴에 따라 제2 사이펀관으로부터 유입되는 유수의 유속에 비례한 발전량을 갖는 소수력 발전기와 상기 소수력 발전기로부터 출력되는 발전전력을 축전지 연결포트를 통해 병렬로 접속된 복수개의 전력축전지 및 보조축전지에 충전하여 만든 축전전력과, 외부전원으로부터 공급되는 상용전력 중 어느 하나에 해당하는 선택전력을 전용 전선 배선을 통해 전력 요구 시설물로 공급하도록 전기회로적으로 구성된 전력제어부로 구성되는 사이펀을 이용한다.It is connected by coupling a duct flange to the rear end of the communication pipe, and as the aberration is rotated inside the duct, a small-sized power generator having a power generation amount proportional to the flow rate of a flowing water flowing from the second siphon tube and a generated power output from the small-sized power generator. Is a power storage facility that selects power from the storage power generated by charging a plurality of power storage batteries and auxiliary storage batteries connected in parallel through the battery connection port, and commercial power supplied from external power. A siphon composed of a power control unit electrically configured to supply is used.
상기 제2사이펀관은 상단 일측에 유수 저장소의 유수가 상하 이동시 유수의 이동을 제한하기 위해 스톱퍼가 포함된다.The second siphon pipe includes a stopper to limit the movement of running water when the running water of the running water reservoir moves up and down on one side of the upper end.
하기 특허문헌 2에는 '소수력 발전시스템'이 개시되어 있다.Patent Document 2 below discloses a 'small hydro power generation system'.
하기 특허문헌 2에 따른 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 발전기를 포함한다.The small hydro power generation system according to the following patent document 2 is a small hydro power generation system using sewage discharged from a high-rise building composed of a plurality of floors, a plurality of water collection tanks installed at predetermined floor sections to collect sewage discharged from the corresponding floor section, respectively It is provided in the water collection tank, but the sewage inlet is located at the bottom of the water collection tank, the sewage discharge unit is configured to be positioned at a higher position than the sewage inlet, the water level of the sewage stored in the water collection tank is higher than the height of the sewage discharge unit A plurality of siphon pipes to discharge the sewage, the main pipe which is connected to the sewage discharge portion of the plurality of siphon pipes respectively to discharge the sewage discharged from each collecting tank downward and connected to the lower portion of the main pipe It includes a generator that generates power by using the drop in the sewage discharged to.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 소수력발전장치에 의해 전원을 발생시키면서 장소나 크기에 관계없이 설치할 수 있는 사이펀 현상을 이용한 소수력 발전장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve the above problems, and to provide a small-sized power generating apparatus using a siphon phenomenon that can be installed regardless of place or size while generating power by a small-sized hydro-power generating apparatus.
본 발명의 다른 목적은 소수력발전장치를 지속적으로 구동시킬 수 있도록 하는 사이펀 현상을 이용한 소수력 발전장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a small-sized power generating apparatus using a siphon phenomenon that enables to continuously drive the small-sized power generating apparatus.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 사이펀 현상을 이용한 소수력 발전장치는 낙하되는 물이 제1 터빈부재에 대하여 나선으로 공급되도록 설치되는 나선형 공급관; 상기 나선형 공급관으로부터 공급되는 물의 낙차에 의해 상기 제1 터빈부재가 회전 가능하게 설치되는 하우징; 상기 하우징 내부에 회전 가능하게 설치되는 제1 터빈부재; 상기 제1 터빈부재의 하부에 회전 가능하게 설치되는 제2 터빈부재; 상기 제1 터빈부재 또는 상기 제2 터빈부재의 회전에 의해 구동되는 발전기; 상기 제2 터빈부재가 물의 흡인력에 의해 회전되도록 상기 하우징의 하부에 설치되는 사이펀관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the small-sized power generating apparatus using the siphon phenomenon according to the present invention includes a spiral supply pipe that is installed so that the falling water is spirally supplied to the first turbine member; A housing in which the first turbine member is rotatably installed by a drop of water supplied from the spiral supply pipe; A first turbine member rotatably installed inside the housing; A second turbine member rotatably installed under the first turbine member; A generator driven by rotation of the first turbine member or the second turbine member; It characterized in that it comprises; a siphon tube installed in the lower portion of the housing so that the second turbine member is rotated by the suction force of the water.
또한 본 발명에 따른 사이펀 현상을 이용한 소수력 발전장치는 낙하되는 물이 제1 터빈부재에 대하여 나선으로 공급되도록 설치되는 나선형 공급관; 상기 나선형 공급관으로부터 공급되는 물의 낙차에 의해 상기 제1 터빈부재가 회전 가능하게 설치되는 하우징; 상기 하우징 내부에 회전 가능하게 설치되는 제1 터빈부재; 상기 제1 터빈부재의 하부에 회전 가능하게 설치되는 제2 터빈부재; 상기 제1 터빈부재 또는 상기 제2 터빈부재의 회전에 의해 구동되는 발전기; 상기 제2 터빈부재가 물의 흡인력에 의해 회전되도록 상기 하우징의 하부에 설치되는 사이펀관으로 이루어진 발전유닛을 포함하고, 물이 저장되는 상부물탱크; 상기 상부물탱크로부터 공급되는 물의 낙차에 의해 터빈부재를 회전시키도록 설치되는 발전유닛; 상기 발전유닛에서 공급되는 물의 낙차에 의해 터빈부재를 회전시키도록 설치되는 제1 발전유닛; 상기 제1 발전유닛에서 공급되는 물의 낙차에 의해 터빈부재를 회전시키도록 설치되는 제2 발전유닛; 상기 제2 발전유닛에서 낙하된 물이 저장되도록 설치되는 하부물탱크; 상기 하부물탱크에 저장된 물을 상기 상부물탱크로 공급하도록 설치되는 펌프;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the hydrophobic power generating apparatus using the siphon phenomenon according to the present invention is a spiral supply pipe that is installed so that the falling water is spirally supplied to the first turbine member; A housing in which the first turbine member is rotatably installed by a drop of water supplied from the spiral supply pipe; A first turbine member rotatably installed inside the housing; A second turbine member rotatably installed under the first turbine member; A generator driven by rotation of the first turbine member or the second turbine member; An upper water tank including a power generation unit including a siphon tube installed at a lower portion of the housing so that the second turbine member is rotated by a suction force of water; A power generation unit installed to rotate the turbine member by a drop of water supplied from the upper water tank; A first power generation unit installed to rotate the turbine member by a drop of water supplied from the power generation unit; A second power generation unit installed to rotate the turbine member by a drop of water supplied from the first power generation unit; A lower water tank installed to store water dropped from the second power generation unit; And a pump installed to supply water stored in the lower water tank to the upper water tank.
상기 제1 터빈부재 또는 상기 제2 터빈부재는 낙하되는 물에 의해 회전이 이루어지는 축류임펠러와 사류임펠러 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.The first turbine member or the second turbine member is characterized in that it is any one of an axial impeller and a four-way impeller that is rotated by falling water.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 사이펀 현상을 이용한 소수력 발전장치에 의하면, 물의 낙차에 따라 하우징 내에 설치된 제1 터빈부재를 회전시킴으로써 발전기를 구동시킬 수 있고, 발전유닛, 제1 발전유닛 내지 제4 발전유닛을 수직 방향으로 설치하여 물의 낙차에 따른 전원을 얻을 수 있으며, 물의 펌핑에 필요한 전원을 태양광발전모듈에 의해 별도로 공급할 수 있고, 이로 인해 소수력발전장치에 의해 전원을 발생시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.As described above, according to the hydrophobic power generator using the siphon phenomenon according to the present invention, the generator can be driven by rotating the first turbine member installed in the housing according to the drop of water, and the power generation unit, the first power generation unit to the fourth By installing the power generation unit in the vertical direction, it is possible to obtain power according to the drop of water, and the power required for pumping water can be supplied separately by the photovoltaic module, thereby generating power by the small hydro power generation device. Is obtained.
본 발명에 따른 사이펀 현상을 이용한 소수력 발전장치에 의하면, 풍력발전이나 태양광발전 등 신재생에너지에서 나오는 전력을 이용하여 상부탱크에 물을 충전하고 그 물에 의한 발전으로 안정적인 전원을 공급함으로써 본발명장치는 신재생에너지 발전장치를 보완하는 non-battery 방식의 에너지저장장치(ESS)로서 사용할 수 있다는 효과가 얻어진다.According to the small-sized power generator using the siphon phenomenon according to the present invention, the present invention is provided by charging water to the upper tank by using electric power from renewable energy such as wind power generation or solar power generation and supplying stable power through the power generation by the water. The effect is obtained that the device can be used as a non-battery type energy storage device (ESS) that complements the renewable energy generation device.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 사이펀 현상을 이용한 소수력 발전장치를 개략적으로 도시한 입체도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 사이펀 현상을 이용한 소수력 발전장치의 소수력 터빈부재를 도시한 입체도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 소수력 발전장치의 사이펀 현상을 개략적으로 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 사이펀 현상을 이용한 소수력 발전장치를 도시한 구성도.1 is a three-dimensional view schematically showing a hydrophobic power generator using a siphon phenomenon according to a preferred embodiment of the present invention,
Figure 2 is a three-dimensional view showing a small hydro turbine member of the small hydro power generator using a siphon phenomenon according to a preferred embodiment of the present invention,
3 is a view schematically showing a siphon phenomenon of a small hydro power generation apparatus according to a preferred embodiment of the present invention,
4 is a block diagram showing a small-sized power generating apparatus using a siphon phenomenon according to another preferred embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 사이펀 현상을 이용한 소수력 발전장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a hydrophobic power generator using a siphon phenomenon according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 사이펀 현상을 이용한 소수력 발전장치는 낙하되는 물이 제1 터빈부재에 대하여 나선으로 공급되도록 설치되는 나선형 공급관(10), 상기 나선형 공급관(10)으로부터 공급되는 물의 낙차에 의해 상기 제1 터빈부재(30)가 회전 가능하게 설치되는 하우징(20), 상기 하우징(20) 내부에 회전 가능하게 설치되는 제1 터빈부재(30), 상기 제1 터빈부재(30)의 하부에 회전 가능하게 설치되는 제2 터빈부재(40), 상기 제1 터빈부재(30) 또는 상기 제2 터빈부재(40)의 회전에 의해 구동되는 발전기(50), 상기 제2 터빈부재(40)가 물의 흡인력에 의해 회전되도록 상기 하우징(20)의 하부에 설치되는 사이펀관(60)을 포함한다.The small-sized power generator using the siphon phenomenon according to a preferred embodiment of the present invention is a spiral supply pipe (10) installed so that falling water is supplied spirally to the first turbine member, the drop of water supplied from the spiral supply pipe (10) By the
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 사이펀 현상을 이용한 소수력 발전장치를 개략적으로 도시한 입체도이다.1 is a three-dimensional view schematically showing a hydrophobic power generator using a siphon phenomenon according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 사이펀 현상을 이용한 소수력 발전장치는 하우징(20) 내부에 제1 터빈부재(30)와 제2 터빈부재(40)를 회전 가능하게 설치되어 이들 제1 터빈부재(30) 또는 제2 터빈부재(40)에 의해 발전기(50)를 구동시키게 된다.As illustrated in FIG. 1, the hydrophobic power generator using a siphon phenomenon according to an embodiment of the present invention is rotatably installed in the
상기 나선형 공급관(10)은 제1 터빈부재(30) 또는 제2 터빈부재(40)에 물이 공급되도록 하우징(20)의 상부에 설치된다.The
이러한 나선형 공급관(10)은 물의 낙하에 따라 제1 터빈부재(30)가 회전되도록 물을 공급하게 되며, 상기 나선형 공급관(10)은 낙하되는 물의 위치에너지와 회전 에너지를 갖도록 나선형으로 형성된다.The
상기 나선형 공급관(10)의 하단에는 하우징(20)이 설치되며, 상기 하우징(20)의 내측에는 낙하되는 물에 의해 회전되는 제1 터빈부재(30)가 설치된다.A
아울러 상기 제1 터빈부재(30)의 하부에는 제2 터빈부재(40)가 설치된다. 상기 제1 터빈부재(30)의 상부에는 제1 터빈부재(30)의 회전에 의해 구동되는 발전기(50)가 설치된다.In addition, a
상기 발전기(50)는 제1 터빈부재(30)에 의해 회전되도록 설치되며, 상기 제2 터빈부재(40)에 의해서도 회전 가능하게 설치된다.The
즉, 상기 하우징(20)의 상부에는 제1 터빈부재(30)가 회전 가능하게 설치되며, 상기 하우징(20)의 내부에는 제2 터빈부재(40)가 설치된다.That is, the
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 사이펀 현상을 이용한 소수력 발전장치의 터빈부재를 도시한 입체도이다.Figure 2 is a three-dimensional view showing the turbine member of the small-sized power generating apparatus using a siphon phenomenon according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 터빈부재(30) 및 제2 터빈부재(40)는 낙차되는 물에 의해 원활하게 회전되도록 임펠러로 이루어진다.As shown in Figure 2, the
즉, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제1 터빈부재(30) 및 제2 터빈부재(40)는 각각 축류임펠러 또는 사류임펠러 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.That is, as shown in Figure 2, the
도 2(a)는 제1 터빈부재(30) 또는 제2 터빈부재(40)로 사용되는 축류임펠러를 도시한 것이고, 도 2(b)는 제1 터빈부재(30) 또는 제2 터빈부재(40)로 사용되는 사류임펠러를 도시한 것이다.2 (a) shows an axial impeller used as the
축류임펠러는 임펠러의 압력에 의해 액체에 압력 및 속도에너지를 주는 것으로, 임펠러에서 토출되는 물의 흐름이 샤프트축 방향으로 진행하게 되고, 사류임펠러는 임펠러의 원심력 및 양력에 의해 액체에 압력 및 속도에너지를 주는 것으로, 임펠러에서 토출되는 물의 흐름이 샤프트축에 대하여 비스듬한 방향으로 진행하게 된다.The axial impeller gives pressure and velocity energy to the liquid by the pressure of the impeller, and the flow of water discharged from the impeller proceeds in the shaft axis direction, and the four-way impeller applies pressure and velocity energy to the liquid by centrifugal force and lift of the impeller. By giving, the flow of water discharged from the impeller proceeds in an oblique direction with respect to the shaft axis.
상기 제1 터빈부재(30)는 나선형 공급관(10)에서 공급된 물의 낙차에 의해 회전하게 되고, 상기 제2 터빈부재(40)는 하우징(20)을 통과하는 물의 사이펀 현상에 의해 회전된다.The
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 소수력 발전장치의 사이펀 현상을 개략적으로 도시한 도면이다.3 is a view schematically showing a siphon phenomenon of a small hydro power generation apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3은 사이펀 현상을 설명하기 위한 도면으로, 사이펀 현상은 역 "U"자형 관의 상행 부분을 외부의 동력 제공없이 중력의 법칙을 거스르면서 물(Fluid)이 거꾸로 올라가는 현상이다.3 is a view for explaining the siphon phenomenon, the siphon phenomenon is a phenomenon in which water (Fluid) rises upside down while violating the law of gravity without providing external power to an upward portion of an inverted "U" shaped tube.
한편 옥스포드 영어사전은 1911년에 사이펀 현상을 설명하면서 대기압이 근본 원인인 것으로 기술하고 있으나, 2010년 호주 퀸즈랜드공대의 휴즈 교수는 사이펀 현상의 동인은 대기압이 아니고 중력이며, 물분자 간에 작용하는 응집력과 인장력의 결과라고 주장하였으며, 진공 상태에서도 사이펀 현상이 일어나는 사실에서 대기압설을 부정하고 물분자간 인장력에 입각하는 체인이론과 유사한 현상이라고 주장하고 있다.On the other hand, the Oxford English Dictionary describes the siphon phenomenon in 1911, and describes atmospheric pressure as the root cause, but Professor Hughes of Queensland Institute of Technology in 2010 said that the driving force behind the siphon phenomenon is gravity, not atmospheric pressure, and the cohesion between water molecules. He claimed to be the result of the tensile force, and insisted that the siphon phenomenon occurs even in the vacuum state, denying atmospheric pressure and claiming that the phenomenon is similar to the chain theory based on the tensile force between water molecules.
이 주장에 대해서는 반론이 제기되고, 그에 대한 재반론이 나오는 등 논쟁적인 상황이 조성되었는데, 그 결과로서 옥스포드 영어사전은 사이펀현상에 대한 설명에서 대기압이 동인이라는 대목을 삭제하였다.A controversial situation has arisen, such as a refutation of the allegations, and a re-argument against it. As a result, the Oxford English Dictionary removed the passage that atmospheric pressure was the driving force in the explanation of the siphon phenomenon.
또한 해당기관의 블로그(OUPblog)에 사이펀 현상의 원인으로 여러가지 논쟁이 대립하여 있음을 기술하는 식으로 대처하고 있다. 한편 브리태니카 백과사전(Encyclopaedia Britannica)에서 사이펀 현상은 대기압이 아니라 중력과 물 분자 간의 응집력의 영향이라고 설명하고 있고, 국내에서는 한국물리학회의 물리학백과가 사이펀 현상의 배경으로 중력과 유체 간 인력의 두 가지 가설이 존재한다고 소개하여 결국 휴즈 교수의 주장 이후 사이펀 현상의 원인에 대한 인식이 변화하였음을 반영하고 있다.In addition, the agency's blog (OUPblog) is responding in such a way as to describe that there are various disputes over the cause of the siphon phenomenon. Meanwhile, in the Encyclopaedia Britannica, the siphon phenomenon is explained by the effect of cohesion between gravity and water molecules, not atmospheric pressure, and in Korea, the physics encyclopedia of the Korean Physics Society has two hypotheses of gravity and fluid attraction. Introducing the existence of this, reflecting that the perception of the cause of the siphon phenomenon has changed since Professor Hughes's argument.
도 3을 참고하면, 관 내부의 압력은 매우 적은 값을 갖게 되고, 사이펀의 윗부분에 거의 진공의 저압부분이 형성되어 관 내부에 음압이 형성되고, 이 흡인력이 물을 끌어올리게 된다.Referring to FIG. 3, the pressure inside the tube has a very small value, and a low pressure part of vacuum is formed at the upper part of the siphon, thereby forming a negative pressure inside the tube, and this suction force raises water.
상기 하우징(20)의 하부에는 제1 터빈부재(30) 및 제2 터빈부재(40)를 통과한 물이 사이펀 현상에 의해 통과되도록 사이펀관(60)이 설치된다.A siphon
이러한 사이펀관(60)은 물의 흡인력에 의해 이동되도록 하우징(20)의 하부 수위보다 높게 형성되며, 상기 사이펀관(60)을 통과하는 물에 의해 제2 터빈부재(40)가 회전된다.The siphon
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 사이펀 현상을 이용한 소수력 발전장치를 도시한 구성도이다.4 is a block diagram showing a small hydro power generation apparatus using a siphon phenomenon according to another preferred embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예를 도시한 것으로, 상기 나선형 공급관(10), 하우징(20), 제1 터빈부재(30), 제2 터빈부재(40) 및 사이펀관(60)으로 이루어진 발전유닛(100)으로 이루어진다.Figure 4 shows another embodiment of the present invention, the
상기 발전유닛(100), 제1 발전유닛(110), 제2 발전유닛(120), 제3 발전유닛(130), 제4 발전유닛(140)은 전술한 실시 예와 동일한 것이므로, 이에 중복되는 설명을 생략하기로 한다.Since the
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 발전유닛(100)의 상부에는 물이 저장되는 상부물탱크(150)가 설치되며, 상기 발전유닛(100)의 나선형공급관(10)은 상부물탱크(150)의 물이 공급되도록 나선형으로 설치된다.4, an
아울러 상기 발전유닛(100)의 하부에는 순차적으로 제1 발전유닛(110), 제2 발전유닛(120), 제3 발전유닛(130) 및 제4 발전유닛(140)이 설치되며, 상기 제4 발전유닛(140)의 하부에는 하부물탱크(160)가 설치된다.In addition, the first
또한 상기 하부물탱크(160)의 일측에는 하부물탱크(160)의 물을 상부물탱크(150)로 이동시키는 펌프(170)가 설치된다.In addition, a
이와 같은 본 발명은 나선형공급관(10)에서 공급되는 물의 낙차에 의해 제1 터빈부재(30)를 회전시키게 되며, 상기 제1 터빈부재(30)에 의해 발전기(50)가 구동된다.In the present invention, the
상기 제1 터빈부재(30)를 통과한 물은 제2 터빈부재(40)를 거쳐 하우징(20)의 하부로 공급되고, 사이펀관(60)의 흡인력에 의해 물이 사이펀관(60)을 통과하면서 제2 터빈부재(40)를 회전시키게 된다.Water that has passed through the
한편 상기 상부물탱크(150)의 물은 발전유닛(100)의 나선형공급관(10)으로 공급되고, 이에 제1 터빈부재(30)가 회전되면서 발전기(50)를 구동시키게 되며, 사이펀관(60)을 통과하는 물의 흡인력에 의해 제2 터빈부재(40)를 회전시키게 된다.Meanwhile, the water of the
상기 발전유닛(100)의 사이펀관(60)을 통과한 물은 제1 발전유닛(110)으로 공급되며, 상기 제1 발전유닛(110)의 물은 제2 발전유닛(120), 제3 발전유닛(130) 및 제4 발전유닛(140)을 거쳐 하부물탱크(160)로 낙하하게 된다.Water that has passed through the siphon
상기 하부물탱크(160)의 물은 펌프(170)에 의해 상부물탱크(150)로 펌핑되어 공급된다.Water in the
또한 펌프(170)는 태양광발전모듈(미도시) 등에 의해 펌프(170)의 구동에 필요한 전원이 공급되게 설치될 수 있음은 물론이다.In addition, the
본 발명의 실시 예에서 발전유닛(100~140)은 수직 방향으로 설치되어 있으나, 다수의 발전유닛(100~140)을 수평 방향으로도 설치할 수 있음은 물론이다.In the embodiment of the present invention, the
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.Although the invention made by the present inventors has been described in detail according to the above-described embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be variously changed within a range not departing from the gist thereof.
10: 나선형 공급관 20: 하우징
30: 제1 터빈부재 40: 제2 터빈부재
50: 발전기 60: 사이펀관
100: 발전유닛 110: 제1 발전유닛
120: 제2 발전유닛 130: 제3 발전유닛
140: 제4 발전유닛 150: 상부물탱크
160: 하부물탱크 170: 펌프10: Spiral supply pipe 20: Housing
30: first turbine member 40: second turbine member
50: generator 60: siphon tube
100: power generation unit 110: first power generation unit
120: second power generation unit 130: third power generation unit
140: fourth power generation unit 150: upper water tank
160: lower water tank 170: pump
Claims (3)
상기 나선형 공급관으로부터 공급되는 물의 낙차에 의해 상기 제1 터빈부재가 회전 가능하게 설치되는 하우징;
상기 하우징 내부에 회전 가능하게 설치되는 제1 터빈부재;
상기 제1 터빈부재의 하부에 회전 가능하게 설치되는 제2 터빈부재;
상기 제1 터빈부재 또는 상기 제2 터빈부재의 회전에 의해 구동되는 발전기;
상기 제2 터빈부재가 물의 흡인력에 의해 회전되도록 상기 하우징의 하부에 설치되는 사이펀관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 사이펀 현상을 이용한 소수력 발전장치.A spiral supply pipe installed so that the falling water is spirally supplied to the first turbine member;
A housing in which the first turbine member is rotatably installed by a drop of water supplied from the spiral supply pipe;
A first turbine member rotatably installed inside the housing;
A second turbine member rotatably installed under the first turbine member;
A generator driven by rotation of the first turbine member or the second turbine member;
And a siphon pipe installed at a lower portion of the housing so that the second turbine member is rotated by a suction force of water.
상기 나선형 공급관으로부터 공급되는 물의 낙차에 의해 상기 제1 터빈부재가 회전 가능하게 설치되는 하우징;
상기 하우징 내부에 회전 가능하게 설치되는 제1 터빈부재;
상기 제1 터빈부재의 하부에 회전 가능하게 설치되는 제2 터빈부재;
상기 제1 터빈부재 또는 상기 제2 터빈부재의 회전에 의해 구동되는 발전기;
상기 제2 터빈부재가 물의 흡인력에 의해 회전되도록 상기 하우징의 하부에 설치되는 사이펀관으로 이루어진 발전유닛을 포함하고,
물이 저장되는 상부물탱크;
상기 상부물탱크로부터 공급되는 물의 낙차에 의해 터빈부재를 회전시키도록 설치되는 발전유닛;
상기 발전유닛에서 공급되는 물의 낙차에 의해 터빈부재를 회전시키도록 설치되는 제1 발전유닛;
상기 제1 발전유닛에서 공급되는 물의 낙차에 의해 터빈부재를 회전시키도록 설치되는 제2 발전유닛;
상기 제2 발전유닛에서 낙하된 물이 저장되도록 설치되는 하부물탱크;
상기 하부물탱크에 저장된 물을 상기 상부물탱크로 공급하도록 설치되는 펌프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사이펀 현상을 이용한 소수력 발전장치.A spiral supply pipe installed so that the falling water is spirally supplied to the first turbine member;
A housing in which the first turbine member is rotatably installed by a drop of water supplied from the spiral supply pipe;
A first turbine member rotatably installed inside the housing;
A second turbine member rotatably installed under the first turbine member;
A generator driven by rotation of the first turbine member or the second turbine member;
The second turbine member includes a power generation unit made of a siphon tube installed at the bottom of the housing so as to be rotated by the suction force of water,
An upper water tank in which water is stored;
A power generation unit installed to rotate the turbine member by a drop of water supplied from the upper water tank;
A first power generation unit installed to rotate the turbine member by a drop of water supplied from the power generation unit;
A second power generation unit installed to rotate the turbine member by a drop of water supplied from the first power generation unit;
A lower water tank installed to store water dropped from the second power generation unit;
And a pump installed to supply water stored in the lower water tank to the upper water tank.
상기 제1 터빈부재 또는 상기 제2 터빈부재는 낙하되는 물에 의해 회전이 이루어지는 축류임펠러와 사류임펠러 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 사이펀 현상을 이용한 소수력 발전장치.The method according to claim 1 or 2,
The first turbine member or the second turbine member is a small-sized power generator using a siphon phenomenon, characterized in that any one of an axial impeller and a four-way impeller rotated by the falling water.
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