KR20230173473A - 낙차를 이용한 양수전력 절감시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 낙차를 이용한 양수전력 절감시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 설비시설물로부터 배출되는 배출수를 이용하여 회전에너지를 얻고, 상기 설비시설물로 양수를 공급하는 양수 펌프로 얻어진 회전에너지를 제공하여, 상기 양수 펌프의 부담을 감소시킬 수 있는 낙차를 이용한 양수전력 절감시스템에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 낙차를 이용한 양수전력 절감시스템은 설비시설물로부터 배출되는 물의 낙차를 이용하여 수차 회전에너지를 출력하는 수차부; 상기 수차부로부터 제공되는 상기 수차 회전에너지와 인가된 전력을 통해 발생된 전기 회전에너지를 연동하여 회전력을 출력하는 양수 펌프부; 및 상기 양수 펌프부에서 출력되는 회전력을 통해 물을 펌핑하는 임펠러부를 포함하여 구성된다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 낙차를 이용한 양수전력 절감시스템은 설비시설물로부터 배출되는 물의 낙차를 이용하여 수차 회전에너지를 출력하는 수차부; 상기 수차부로부터 제공되는 상기 수차 회전에너지와 인가된 전력을 통해 발생된 전기 회전에너지를 연동하여 회전력을 출력하는 양수 펌프부; 및 상기 양수 펌프부에서 출력되는 회전력을 통해 물을 펌핑하는 임펠러부를 포함하여 구성된다.
Description
본 발명은 낙차를 이용한 양수전력 절감시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 설비시설물로부터 배출되는 배출수를 이용하여 회전에너지를 얻고, 상기 설비시설물로 양수를 공급하는 양수 펌프로 얻어진 회전에너지를 제공하여, 상기 양수 펌프의 부담을 감소시킴으로써 양수에 필요한 전력을 절감할 수 있는 낙차를 이용한 양수전력 절감시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 물을 많이 사용하는 설비시설물은 해수 또는 담수를 양수하여 사용하고, 설비시설물에서 사용된 물은 정화장치 등을 통해 다시 배출되게 된다.
이러한 설비시설물로서 육상에 설치되고 해수를 저장하여 어패류 등을 양식하는 육상 양식장, 해수의 이용하여 발전하고 사용된 해수를 방류하는 원자력 발전소, 제철소, 제지공장 등이 있으며, 이러한 설비시설물에서는 물을 양수하여 사용하고 사용된 물은 다시 양수한 곳으로 흘려 배출시킨다.
이때, 배출되는 배출수는 소정의 높이를 가지고 낙차되어 배출되게 되는데, 배출되는 낙차를 이용하기 위한 다양한 연구가 진행되었다.
그러한 연구는 중에서, 등록특허공보 제10-1814613호에는 수배관 미활용에너지를 이용한 발전장치가 개시되었고, 등록특허공보 제10-1992780호에는 배수관에 설치되는 소수력 발전장치가 개시되어 있으며, 등록특허공보 제10-2177795호에는 양식장 방류수를 이용한 소수력 발전을 기반으로 하는 수요 관리 시스템이 개시되었다.
그러나 상기와 같은 기술은 배출수를 이용하여 전력을 생산하는 발전시스템에 관한 것으로서, 배출수를 이용한 발전시스템은 전력생산이 미미할 뿐만 아니라 발전장치의 제어가 복잡하며, 생산된 전력을 송전 또는 저장하기 위한 설비를 갖추어야 하는 단점이 있다.
이에, 양수되어 사용된 물이 배출되는 배출수의 낙차에너지를 효율적으로 활용할 수 있는 대안이 절실한 실정이다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 양수되어 사용된 후 배출되는 배출수의 낙차를 이용하여 회전에너지를 양수 펌프에 제공하여 양수 펌프에서 소비되는 전력에너지를 감소시킬 수 있는 낙차를 이용한 양수전력 절감시스템을 제공하는 데 있다.
또한, 배출되는 배출수의 낙차를 효율적으로 활용할 수 있는 낙차를 이용한 양수전력 절감시스템을 제공하는 데 있다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 낙차를 이용한 양수전력 절감시스템은 설비시설물로부터 배출되는 물의 낙차를 이용하여 수차 회전에너지를 출력하는 수차부; 상기 수차부로부터 제공되는 상기 수차 회전에너지와 인가된 전력을 통해 발생된 전기 회전에너지를 연동하여 회전력을 출력하는 양수 펌프부; 및 상기 양수 펌프부에서 출력되는 회전력을 통해 물을 펌핑하는 임펠러부를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 양수 펌프부는 상기 수차부에서 출력되는 상기 수차 회전에너지에 의한 회전수를 증속하는 증속기; 상기 증속기에서 출력되는 회전력을 전달하는 동력전달모듈; 인가된 전력으로 동작되어 상기 전기 회전에너지에 의한 회전력을 출력하는 모터모듈; 및 상기 동력전달모듈에서 출력되는 회전력과 상기 모터모듈에서 출력되는 회전력을 연동하여 상기 임펠러부에 회전력을 제공하는 기어모듈을 포함하여 구성된다.
또한, 상기 동력전달모듈은 클러치로 구성될 수 있다.
상기 기어모듈은 상기 동력전달모듈에서 출력되는 회전력으로 회전되는 제1 기어; 및 상기 제1 기어와 맞물림되어 회전되고 상기 모터모듈의 회전축에 연결되는 제2 기어를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 기어모듈은 차동기어로 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 낙차를 이용하여 얻어진 회전에너지를 양수 펌프에 제공함으로써, 양수 펌프에서 소비되는 전력에너지를 감소시킬 수 있으므로, 양수에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 낙차에서 얻어진 회전에너지가 양수 펌프의 부담을 감소시키도록 기계적인 매커니즘으로만 구성되기 때문에 양수 시스템의 유지 및 보수가 비교적 간단하면서 그에 따른 비용을 절감되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 낙차를 이용한 양수전력 절감시스템의 개념을 나타낸 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 낙차를 이용한 양수전력 절감시스템에 적용된 양수 펌프부의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 낙차를 이용한 양수전력 절감시스템에 적용된 일 실시 예의 기어모듈에 대한 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 낙차를 이용한 양수전력 절감시스템에 적용된 양수 펌프부의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 낙차를 이용한 양수전력 절감시스템에 적용된 일 실시 예의 기어모듈에 대한 구성을 나타낸 도면이다.
다음으로, 본 발명에 따른 낙차를 이용한 양수전력 절감시스템의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이하에서 동일한 기능을 하는 기술요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고, 중복 설명을 피하기 위하여 반복되는 상세한 설명은 생략한다.
또한, 이하에 설명하는 실시 예는 본 발명의 바람직한 실시 예를 효과적으로 보여주기 위하여 예시적으로 나타내는 것으로, 본 발명의 권리범위를 제한하기 위하여 해석되어서는 안 된다.
본 발명은 낙차를 이용한 양수전력 절감시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 설비시설물로부터 배출되는 배출수를 이용하여 회전에너지를 얻고, 상기 설비시설물로 양수를 공급하는 양수 펌프로 얻어진 회전에너지를 제공하여, 상기 양수 펌프의 부담을 감소시킴으로써 양수에 필요한 전력을 절감할 수 있는 낙차를 이용한 양수전력 절감시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 낙차를 이용한 양수전력 절감시스템의 개념을 나타낸 구성도를 나타낸 것이다.
첨부된 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 낙차를 이용한 양수전력 절감시스템은 수차부(10), 양수 펌프부(20) 및 임펠러부(30)를 포함하여 구성된다.
수차부(10)는 설비시설물로부터 배출되는 물의 낙차를 이용하여 수차 회전에너지를 출력하는 것으로서, 배출수에 의한 낙차를 이용하여 회전되는 수차와 상기 수차에 결합되는 수차 샤프트를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 수차는 설비시설물에서 배출되는 배출관 또는 배출수로 등 수차의 회전수를 증가시킬 수 있는 지점에 설치됨이 바람직하다.
상기 수차 및 수차 샤프트는 일반적인 기술이 적용될 수 있는 것으로서, 상기 수차 및 수차 샤프트를 지지하는 하우징, 베어링 등의 설명은 생략한다.
여기서, 설비시설물은 양수하여 물을 사용하고, 사용된 물을 다시 배출하는 시설물을 의미하는 것으로서, 육상에 설치되고 해수를 저장하여 어패류 등을 양식하는 육상 양식장, 해수의 이용하여 발전하고 사용된 해수를 방류하는 원자력 발전소, 제철소, 제지공장 등으로 구성될 수 있다.
양수 펌프부(20)는 상기 수차부(10)로부터 제공되는 상기 수차 회전에너지와 인가된 전력을 통해 발생된 전기 회전에너지를 연동하여 회전력을 출력한다.
상기 양수 펌프부(20)에 대한 설명은 후술한다.
임펠러부(30)는 상기 양수 펌프부(20)에서 출력되는 회전력을 통해 물을 펌핑하여 양수하는 것으로서, 상기 양수 펌프부(20)에서 제공되는 회전력(동력)을 통해 원심력을 생성하고, 생성된 원심력에 의해 물(유체)을 흡인하여 토출하는 펌핑동작을 수행하게 된다.
도 2는 본 발명에 따른 낙차를 이용한 양수전력 절감시스템에 적용된 양수 펌프부의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
첨부된 도 2를 참조하면, 상기 양수 펌프부(20)는 증속기(21), 동력전달모듈(22), 모터모듈(23) 및 기어모듈(24)을 포함하여 구성된다.
증속기(21)는 상기 수차부(100)에서 출력되는 상기 수차 회전에너지에 의한 회전수를 증속한다.
수차부(10)에 출력되는 수차 회전에너지의 회전수(RPM)는 상기 임펠러부(30)에서 요구되는 회전수(RPM)를 충족하지 못할 수 있다. 즉, 상기 임펠러부(30)에서 요구되는 회전수와 비교하여 상기 수차부(10)에서 출력되는 회전수는 상대적으로 낮을 수 있다.
이에, 상기 증속기(21)는 기어들을 이용하여 상기 임펠러부(30)에서 요구되는 회전수를 충족하기 위해 수차 회전에너지에 의한 회전수를 증속하게 된다.
따라서 상기 증속기(21)는 종래 개발된 것을 적용할 수 있다.
동력전달모듈(22)은 상기 증속기(21)에서 출력되는 회전력을 전달하는 것으로서, 상기 증속기(21)로부터 출력되는 회전력이 후단으로 전달되는 것을 단속한다.
예를 들어, 상기 동력전달모듈(22)은 제어에 따라 상기 증속기(21)에서 출력되는 회전력을 후단으로 전달하거나, 또는 상기 증속기(21)에 출력되는 회전력을 차단하는 기능을 수행한다.
이러한 상기 동력전달모듈(22)로서 클러치(clutch)가 적용될 수 있다.
상기 클러치는 동력을 전달하는 경우에 접속 및 차단을 조작하는 장치를 의미하는 것으로서, 그 종류로 맞물림 클러치, 마찰 클러치, 전자 클러치, 유체 클러치 등이 있다.
상기 유체 클러치는 오일로 채워진 펌프 임펠러와 터빈 임펠러를 마주보게 하여 결합되고, 상기 증속기에서 출력되는 회전력에 의해 회전하는 펌프 임펠러에 의해 오일을 매개로 하여 터빈 임펠러를 회전시켜 동력을 전달한다.
즉, 상기 유체 클러치는 유체를 매체로 하여 동력을 구동축으로부터 피구동축으로 전달하는 것으로서, 양축의 회전 속도비를 연속적으로 바꿀 수 있다.
이러한 구조의 상기 유체 클러치는 구동축과 피구동축의 토크가 같은 것을 유체 이음, 이 속도비에 따라서 변화하는 토크 컨버터로 구분된다.
상기 동력전달모듈(22)은 물을 펌핑하는 양수량, 양수 높이 등을 고려하여 적절한 것을 채택할 수 있다.
모터모듈(23)은 인가된 전력으로 동작되어 상기 전기 회전에너지에 의한 회전력을 출력한다.
물을 펌핑하는 펌프는 크게 모터유닛과 임펠러유닛으로 구분될 수 있는데, 본 발명에서는 펌프를 모터모듈(23)과 임펠러부(30)로 구분하여 분리하고, 상기 모터모듈(23)은 양수 펌프부(20)의 일부 구성으로 적용하여 설명한다.
상기 모터모듈(23)은 상용전력을 인가받아 구동되게 된다.
기어모듈(24)은 상기 동력전달모듈(22)에서 출력되는 회전력과 상기 모터모듈(23)에서 출력되는 회전력을 연동하여 상기 임펠러부(30)에 회전력을 제공한다.
즉, 상기 기어모듈(24)은 상기 동력전달모듈(22)에서 출력되는 회전력과 상기 모터모듈(23)에서 출력되는 회전력이 상호 연동되게 하여 출력하고, 출력된 회전력에 의해서 임펠러부(30)가 구동되게 되며, 임펠러부(30)의 구동에 따라 물이 펌핑되게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 낙차를 이용한 양수전력 절감시스템에 적용된 일 실시 예의 기어모듈에 대한 구성을 나타낸 도면이다.
첨부된 도 3을 참조하면, 기어모듈(24)은 상기 동력전달모듈(22)에서 출력되는 회전력으로 회전되는 제1 기어(24a) 및 상기 제1 기어(24a)와 맞물림되어 회전되고 상기 모터(23)의 회전축에 연결되는 제2 기어(24b)를 포함하여 구성된다.
상기와 같은 구성에서, 동력전달모듈(22)에서 출력되는 회전력과 모터모듈(24)에서 출력되는 회전력은 상기 기어모듈(24)에서 합해지게 된다.
즉, 종래의 구성은 모터가 양수에 필요한 회전력을 전부 부담해야 하는 것이나, 본 발명에서는 모터모듈(23)이 부담해야 회전력의 일부를 동력전달모듈(22)에서 출력되는 회전력으로 부담하기 때문에 상기 모터모듈(23)로 인가되는 전력 소비를 감소시킬 수 있는 것이다.
이때, 상기 동력전달모듈(22)에서 출력되는 회전수와 상기 모터모듈(24)에서 출력되는 회전수가 일치하지 않는 경우 모터모듈(23)에 가해지는 부담이 증가될 수 있다. 부연하면, 증속기(21) 및 동력전달모듈(22)이 기어모듈(24)에 연결되어 회전 구동되는 상태에서, 모터모듈(23)에서 출력되는 회전수가 상기 동력전달모듈(22)에서 출력되는 회전수보다 상대적으로 높게 되면, 오히려 상기 모터모듈(23)이 부담해야 하는 부하는 증가되게 된다.
이에, 상기 기어모듈(24)은 차동기어(differential gear)로 구성될 수 있다.
즉, 상기 기어모듈(24)이 차동기어로 구성되게 되면, 상기 모터모듈(23)에서 출력되는 회전수와 상기 동력전달모듈(22)에서 출력되는 회전수가 달라도 상기 차동기어가 회전수의 차이를 극복하여 안정된 회전수를 출력하게 된다.
본 발명에 의하면, 낙차를 이용하여 얻어진 회전에너지를 양수 펌프에 제공함으로써, 양수 펌프에서 소비되는 전력에너지를 감소시킬 수 있으므로, 양수에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 낙차에서 얻어진 회전에너지가 양수 펌프의 부담을 감소시키도록 기계적인 매커니즘으로만 구성되기 때문에 양수 시스템의 유지 및 보수가 비교적 간단하면서 그에 따른 비용을 절감되는 장점이 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 낙차를 이용한 양수전력 절감시스템의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 청구범위 및 발명의 설명, 첨부한 도면의 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위내에 속한다.
10: 수차부
20: 양수 펌프부
21: 증속기
22: 동력전달모듈
23: 모터모듈
24: 기어모듈
30: 임펠러부
20: 양수 펌프부
21: 증속기
22: 동력전달모듈
23: 모터모듈
24: 기어모듈
30: 임펠러부
Claims (5)
- 설비시설물로부터 배출되는 물의 낙차를 이용하여 수차 회전에너지를 출력하는 수차부(10);
상기 수차부(10)로부터 제공되는 상기 수차 회전에너지와 인가된 전력을 통해 발생된 전기 회전에너지를 연동하여 회전력을 출력하는 양수 펌프부(20); 및
상기 양수 펌프부(20)에서 출력되는 회전력을 통해 물을 펌핑하는 임펠러부(30);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 낙차를 이용한 양수전력 절감시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 양수 펌프부(20)는,
상기 수차부(10)에서 출력되는 상기 수차 회전에너지에 의한 회전수를 증속하는 증속기(21);
상기 증속기(21)에서 출력되는 회전력을 전달하는 동력전달모듈(22);
인가된 전력으로 동작되어 상기 전기 회전에너지에 의한 회전력을 출력하는 모터모듈(23); 및
상기 동력전달모듈(22)에서 출력되는 회전력과 상기 모터모듈(23)에서 출력되는 회전력을 연동하여 상기 임펠러부(30)에 회전력을 제공하는 기어모듈(24);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 낙차를 이용한 양수전력 절감시스템.
- 청구항 2에 있어서,
상기 동력전달모듈(22)은,
클러치로 구성되는 것을 특징으로 하는 낙차를 이용한 양수전력 절감시스템.
- 청구항 2에 있어서,
상기 기어모듈(24)은,
상기 동력전달모듈(22)에서 출력되는 회전력으로 회전되는 제1 기어(24a); 및
상기 제1 기어(24a)와 맞물림되어 회전되고 상기 모터모듈(23)의 회전축에 연결되는 제2 기어(24b);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 낙차를 이용한 양수전력 절감시스템.
- 청구항 2에 있어서,
상기 기어모듈(24)은,
차동기어로 구성되는 것을 특징으로 하는 낙차를 이용한 양수전력 절감시스템.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020220074280A KR20230173473A (ko) | 2022-06-17 | 2022-06-17 | 낙차를 이용한 양수전력 절감시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230173473A true KR20230173473A (ko) | 2023-12-27 |
Family
ID=89378161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220074280A KR20230173473A (ko) | 2022-06-17 | 2022-06-17 | 낙차를 이용한 양수전력 절감시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230173473A (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101814613B1 (ko) | 2016-09-23 | 2018-01-04 | 최명환 | 수배관 미활용에너지를 이용한 발전장치 |
| KR101992780B1 (ko) | 2019-04-02 | 2019-09-30 | 정연태 | 배수관에 설치되는 소수력 발전장치 |
| KR102177795B1 (ko) | 2020-03-26 | 2020-11-11 | 주식회사 아이온커뮤니케이션즈 | 양식장 방류수를 이용한 소수력 발전을 기반으로 하는 수요 관리 시스템 |
-
2022
- 2022-06-17 KR KR1020220074280A patent/KR20230173473A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101814613B1 (ko) | 2016-09-23 | 2018-01-04 | 최명환 | 수배관 미활용에너지를 이용한 발전장치 |
| KR101992780B1 (ko) | 2019-04-02 | 2019-09-30 | 정연태 | 배수관에 설치되는 소수력 발전장치 |
| KR102177795B1 (ko) | 2020-03-26 | 2020-11-11 | 주식회사 아이온커뮤니케이션즈 | 양식장 방류수를 이용한 소수력 발전을 기반으로 하는 수요 관리 시스템 |
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