WO2020050676A1 - 관로 터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워 - Google Patents

관로 터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a pumping power generation tower through multi-stage installation of a pipeline turbine, and more specifically, to secure a drop between the upper and lower reservoirs by connecting the pipelines along the spiral inclined road of the columnar tower in a spiral structure, and pumping It relates to a pumping power generation tower capable of producing a large amount of electricity at a low cost by installing a multi-stage pipeline turbine on a water pipe that flows along a spiral road with the pumped power flow.
  • ESS Electronicgy Storage System
  • UPS uninterruptible power supply
  • ESS stores excess power or commercial power, and provides power when the power is temporarily low or cut.
  • ESS is a battery type that mainly uses a battery, and uses lithium ions, etc., and the economy is lowering and becoming more expensive as the price of these materials gradually increases.
  • An object of the present invention is to build a power storage and production system capable of efficient power production at low cost.
  • Another object of the present invention is to provide a system that can be used for the construction of ESS by the potential energy of water.
  • another object of the present invention is to provide a power storage and production system that can be constructed in a short period of time in a desired area and easy to expand, since there are no restrictions on the installation site.
  • Another object of the present invention is to provide a power storage and production system with high stability at an environmentally friendly and economical cost without emission of pollutants.
  • Pumping power generation tower through a multistage installation of a pipeline turbine includes a pump 400 that is piped to the pumping pipe 410 and pumps water filled in the lower reservoir 300 to the upper reservoir 200; A water supply pipe through which an inlet water pipe 510 is connected from the bottom surface of the upper water storage tank 200 to the position of the lower water storage tank 300 along a spiral road 100, and flows for power generation therein.
  • Propeller 7 fixed to the drive shaft 2 between the pipe support body 4 and the pipe support body 4 and rotated by a flow rate flow, and receiving rotational force of the drive shaft 2 to generate electricity Containing the generator (10) comprises a conduit turbine unit (600); includes, the conduit turbine unit (600) is characterized in that at least two or more multistage arrangement in the water pipe (500).
  • the pipe turbine unit 600 In the pumping power generation tower through the multi-stage installation of the pipe turbine, the pipe turbine unit 600, the inner gear 8 is rotated together with the drive shaft 2 between the pipe support body (4), and the interior A rotational force is transmitted to the gear 8 through a power transmission means, and further includes an external gear 13 that is driven together with the shaft 15 from the outside of the conduit 22, and the generator 10 includes the external gear ( 13) The rotational force can be transmitted through the shaft (15).
  • a pressure pedestal (3) integrally coupled with the drive shaft (2) is installed at the position of each front end of each pipeline support body (4), and the pipeline support body A thrust bearing 26 may be configured between (4) and the contact portion of the pressure support 3.
  • the arm 6 of the main body 4 of the pipe line is flat, so that the cross-sectional area that resists the wire is minimized and the length in the axial direction of the pipe 22 It can be made longer than the radius.
  • the flexible pipe 18 having a corrugated pipe structure may be further extended at the lower end of the pipe 22.
  • an elevator 700 is elevated from the ground to the uppermost position of each floor and the upper reservoir 200 in the inner center of the spiral slope 100 Can be installed.
  • the pipeline turbine unit 600 can be constructed using a low-cost and small-sized propeller 7, a generator 10, etc. It is possible to store and produce large power at low cost, and it has the advantage of easily increasing or decreasing the number of installations as necessary.
  • the pumped power generation tower through the multi-stage installation of the pipeline turbine according to the present invention is to install the pipeline turbine in its place instead of the water pipeline 500, thereby enabling efficient power storage and production and saving installation space.
  • the pumping power generation tower through the multi-stage installation of the pipeline turbine according to the present invention, since a large number of pipeline turbine units 600 are installed in multiple stages, even if one or two of them fail, the remaining pipeline turbine units 600 can be normally generated. , It has the advantage of high stability of power supply and low cost.
  • the pumping power generation tower through the multi-stage installation of the pipeline turbine according to the present invention there is an advantage that it is possible to simply install the power generation device by assembling the pipeline piping.
  • the pumping power generation tower through the multi-stage installation of the pipeline turbine according to the present invention can be simply installed in an area where power demand is required, and can significantly increase the power generation capacity even at a given flow rate.
  • the pumping power generation tower through multi-stage installation of a pipeline turbine according to the present invention is constructed by selecting a real demand area, thereby minimizing the construction of a transmission tower or transmission line, and it is possible to increase the total power generation capacity in a short period of time.
  • the pumping tower through multi-stage installation of a pipeline turbine according to the present invention can obtain clean energy that does not damage the natural environment and does not emit environmental pollutants at all in the process of power generation, and has the effect that year-round power generation operation is possible in any region have.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a pipeline turbine unit according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a longitudinal sectional view of Figure 1;
  • FIG. 3 is a plan view of FIG. 1;
  • Figure 4 is a main portion showing a state in which the hole and the bolt holes for mounting the fixture is drilled to the position where the ball chain passes through the pipeline of the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view showing a state in which the main body of the pipe supporter is disassembled.
  • Figure 6 is a perspective view of a main portion showing a state in which a pipe turbine unit according to an embodiment of the present invention is spirally installed in multiple stages along a water pipe.
  • Figure 7 is a longitudinal sectional view showing the overall configuration of the device of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line A-A in FIG. 7;
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the configuration of an air vent pipe provided with an air vent.
  • the pumping power generation tower through multi-stage installation of a pipeline turbine mainly pumps water from the lower water storage tank 300 to the upper water storage tank 200 at night or when there is room for power generation, and power consumption increases or power cuts It can be used for purposes such as power generation in case of emergency.
  • a drop and a flow rate are secured through pumping, and a spiral inclined road 100 is installed inside the structure of the pumping power generation tower, and is supported by several inner frame columns 116 and outer frame columns 114.
  • the spiral slope 100 is a reinforcing bar and concrete structure that is continuously repeated along a spiral from the first floor to the top floor of the ground.
  • a circular space is formed in the inner central portion, and the pumping tower is constructed as a columnar structure as a whole. .
  • the pumping tower of the present invention has several outer framed pillars 114 on the outside along the cylinder, and several inner framed pillars 116 on the inside along the central circular space to stably support the entire structure. Is done.
  • the spiral inclined road 100 is connected to one inclined road along a spiral, such as a 360-degree curved road from the ground to the top floor to secure a length in which a plurality of pipeline turbine units 600 can be sufficiently arranged.
  • the spiral inclined road 100 is spirally rotated several times along the circumference, so that the water pipe line 500 piped to the upper part and the plurality of pipe turbine units 600 are smoothly connected without bending as a whole and generated at the bent portion Prevents pressure loss.
  • the upper reservoir 200 is filled with water inside the top of the spiral inclined road 100, and this upper reservoir 200 is also provided by the inner frame columns 116 and the outer frame columns 114. It is firmly supported.
  • the lower reservoir 300 is filled with water while maintaining a height difference with the upper reservoir 200 in a position close to the ground or the ground, and the pumping pipe 410 between the upper reservoir 200 It is piped, connected.
  • the lower reservoir 300 is preferably manufactured a little larger to store more flow than the flow filled in the upper reservoir 200, and the pump 400 is installed in the pumping pipe 410 so that the lower reservoir 300 ) Is filled with water to the upper reservoir 200.
  • the lower reservoir 300 was directly connected to the hood duct of the pump 400, and a filter having a filter network structure was installed in front of the hood duct to block the inflow of various foreign substances such as solid matter.
  • the pump 400 is selected as a specification having sufficient pumping capacity, and a spare pump may be further installed to selectively operate in case of an emergency.
  • groundwater may be developed, or water may be procured by pumping water from a nearby river or lake.
  • a facility including a central control room and a transformer and additional facilities such as an office may be provided together.
  • the water supply pipe 500 is piped along the upper surface of the spiral inclined road 100 so that the power generation flow rate filled in the upper water storage tank 200 reaches the position of the lower water storage tank 300 through the inside of the water supply pipe 500. It can be moved by a drop.
  • the upper reservoir 200 is located on the top floor of the pumping power generation tower in a container shape with a rim and a bottom and closed or blocked, and may have a floor area equal to or similar to the area of the pumping power generation tower.
  • the pump 400 pumps the water of the lower reservoir 300 to the upper reservoir 200 through the pumping pipe 410 in the normal or when the power is spared, and is always ready to generate power.
  • the bottom surface is formed to be inclined to one side, as shown in FIG. 7, and the inlet water pipe 510 and the valve 511 located at the top of the water pipe 500 are sequentially placed on one side of the bottom. Connected.
  • a filter in the inlet water pipe 510 to prevent foreign substances such as solids from being included in the flow rate and being supplied to the pipe turbine unit 600.
  • a plurality of plates are staggered in a staggered manner to prevent air from entering the pipeline due to the occurrence of a tornado stream, thereby suppressing air bubbles, and automatically in the middle of the water supply pipeline 500 It is better to install the air vent 39 further.
  • a railing or a partition wall may be installed on the outer frame pillar 114 and the inner frame pillar 116 installed up to the position of the upper reservoir 200.
  • a valve 511 is installed at the flow outlet side of the lower end of the water supply pipe 500 to control the flow rate to the lower reservoir 300.
  • At least two or more pipe turbine units 600 are continuously installed in the water pipe line 500 through which the flow rate for power generation passes through, and preferably 5 or more in multiple stages. 600 is shown as having a curvature, but has a straight shape to correspond to the drive shaft 2 which is a straight line except for the flexible tube 18 to be described below.
  • each pipeline turbine unit 600 the potential energy of the fluid (water) secured by pumping is converted into kinetic energy and kinetic energy is converted into electrical energy.
  • all the power generation capacities of the small-sized pipeline turbine unit 600 are combined, it is possible to increase the total power generation capacity to a large capacity.
  • the drive shaft 2 installed in the center of the pipe 22 through which the fluid (water) moves in the pipe turbine unit 600 is supported by the main body 4 of the pipe support, so that the rotational movement of the drive shaft 2 is stably maintained. Make it possible.
  • the conduit support body 4 is supported on the inner surface of the conduit 22 through several (preferably 4) arms 6 of the same length, and the arm 6 is of the conduit 22 It is fastened by a plurality of bolts and a fixture 5 located on the outer surface so that the rotation of the drive shaft 2 can be stably supported while the pipeline 22 and the drive shaft 2 keep the coaxial.
  • the conduit support body 4 is, for example, divided into two and fastened and assembled with bolts on its flange, and cylindrically assembled with bearings 26 and 27 installed therein.
  • three bearings 27 are formed at the contact portion between the main body 4 and the drive shaft 2, and thereby the rotation of the drive shaft 2 is supported.
  • the thrust bearing 26 is constituted, and the pressure support 3 and the drive shaft 2 applying an axial load to the main body 4 of the pipe support 2 This allows it to be supported while rotating without resistance.
  • the most distal end of the drive shaft (2) is molded into a semi-circular or pointed cone shape to reduce head resistance, and the pressure support (3) is installed integrally with the drive shaft (2) at the front end of each conduit support body (4). It is, so that the load of the drive shaft 2 and the like are supported by the main body 4 of each conduit support, so as to be supported in a state free of rotation by the thrust bearing 26 described above.
  • the pressure pedestal (3) is installed for each front end of each pipe support body (4). If the flow rate of the fluid flowing in the pipe (22) is fast and the flow rate is high, the pressure increases and the gravity load is large, so the pipe support body (4) As shown in the figure, it was installed in three places to stably support the drive shaft 2 and to distribute pressure and load.
  • the arm 6 of the main body 4 of the pipeline support is flat, so that the cross-sectional area that resists the streamline is minimized, but the length in the axial direction is at least greater than the radius of the pipeline 22, by the propeller 7
  • the disturbed streamline can be corrected to improve power generation efficiency.
  • propellers 7 When one or a plurality of propellers 7 are installed between the main body 4 of the conduit support, and the flow rate flows into the inside of the conduit 22, the drive shaft together with the propeller 7 by the energy of the flow rate state amount (drop, flow rate, flow rate) 2) to be rotated.
  • the flow rate state amount drop, flow rate, flow rate
  • two two-leaf propellers 7 are installed in series on the drive shaft 2, but various embodiments are possible, such as one or two four-leaf propellers 7 installed.
  • a portion of the linear kinetic energy possessed by the fluid by the propeller 7 is converted into rotational kinetic energy, and the generator 10 can be driven through the inner gear 8 and the outer gear 13.
  • the drive shaft 2 is fixedly installed in the drive shaft 2 from the inside of the conduit 22 so that the inner gear 8 is driven together, and the outer gear 13 driven together by receiving the rotational force of the inner gear 8 outside the conduit ) Is connected to the generator 10.
  • a ball chain (17) made of stainless steel wire is provided, and there is a risk of mechanical damage or corrosion inside the pipeline where water always flows. There is no stable operation efficiency. Since the ball chain 17 has a large rotational kinetic energy of the drive shaft 2, it is preferable to install it in two rows as shown in the figure for effective and stable power transmission. On the other hand, it turns out that it is possible to select another type of chain or a power transmission means such as a timing belt in place of the ball chain 17.
  • Pipeline support bodies 4 are also installed on both sides of the inner gear 8 to stably support the rotatable state.
  • a hole 37 is drilled in a position where the ball chain 17 passes through the conduit 22 (see FIGS. 3 and 4).
  • the inside of the outer gear 13 is sealed with the case 12 so that water does not flow out and air does not flow from the outside.
  • the case 12 is assembled using bolts to facilitate assembly or disassembly of internal devices.
  • the outer gear 13 and the generator 10 are coaxially connected, and the shaft 11 is freely supported by the bearing 14, and a coupling 15 is provided between the shaft 11 and the generator 10. Power is connected.
  • the generator 10 is stably installed outside the pipeline 22 by the generator pedestal 24.
  • a flexible pipe 18 is welded to the lower end of the conduit 22 or fixed to the flange by fastening a bolt.
  • the flexible pipe 18 of the corrugated pipe structure compensates for the fact that most of the pipe turbine unit 600 is a straight line so that it can be installed on a spiral inclined road 100, and the length error is corrected in the piping process to make the piping work easier. Not only can it be made easily, but the pipe turbine unit 600 is installed in multiple stages, and any one can be taken out and replaced or serviced conveniently.
  • the shock absorber acts to prevent the shock from being transmitted to the entire pipe, thereby improving stability.
  • the conduit turbine unit 600 having such a structure is repeatedly installed in at least two or more stages while maintaining a constant interval in the water distribution pipe 500.
  • the discharge pipe 518 and the valve 511 are sequentially piped to the pipe end of the pipe turbine unit 600 installed at the most distal end, and then connected to the lower tank 300.
  • a pipeline turbine unit 600 in which a plurality of water pipes 500 and a predetermined interval are connected in multiple stages along a spiral inclined road 100 installed in a spiral curved road form from the bottom of the upper reservoir 200 located at the top side to the bottom layer. ) Is firmly positioned.
  • the pumping power generation tower of the present invention is provided through the inlet water pipe 510 formed at the top of the water pipe 500 Power generated through the generator 10 of the pipeline unit 600 is caused by the flow rate of the incoming flow. Then, the water is stored in the lower reservoir 300 through the discharge pipe 518 and the valve 511 connected to the last pipe turbine unit 600.
  • the air vent pipes 38 equipped with the air vents 39 are installed at predetermined intervals to discharge the air inside the pipes to the outside. Then, the pump 400 is operated to pump water from the lower reservoir 300 to fill the upper reservoir 200.
  • a pipeline turbine unit 600 can be constructed using a low-cost and small-sized propeller 7, a generator 10, etc. By installing the pipelines in multiple stages, it is possible to produce large electric power at a low cost, and there is an advantage that the number of installations can be easily increased or decreased as necessary.
  • the pumping power generation tower through the multi-stage installation of the pipeline turbine according to the present invention is generated by circulating the secured flow rate, so it is possible to efficiently produce electricity and save installation space.
  • the pipe is spirally piped along the spiral inclined road 100, and the overall length of the pipeline is multiply installed by installing multiple stages of the pipeline turbine units 600.
  • ESS can be constructed by potential energy.
  • the water level of the upper reservoir 200 is filled to a certain level or more along the water pipe 410.
  • the water supply pipe 100 is installed in the work road space 117 and the pipeline turbine unit 600 is used as a space where the work vehicle or worker can move and perform maintenance work when inspection or maintenance is required.
  • a piping space 113 is provided.
  • Pipeline turbine unit 600 to be installed with workers and equipment can be moved by walking or using a car using a work road space 117 from the ground to a floor location requiring maintenance or inspection.
  • a worker or equipment may be quickly moved to a desired floor by using the elevator 700 vertically installed at the center of the apparatus of the present invention.
  • an observatory may be installed at a position higher than the uppermost upper reservoir 200, and in this case, it may be directly connected to the elevator 700.
  • Pumping power generation tower of the present invention is generated in the same power generation capacity in each pipe turbine unit 600, and since they are connected in multiple stages, it is possible to easily increase the total power generation capacity.
  • the present invention is constructed by selecting a real demand area, it is possible to minimize the construction of a transmission tower or a transmission line and increase the total power generation capacity in a short period of time.

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Abstract

본 발명에 따른 관로터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워는, 양수관(410)에 배관되어 하부저수조(300)에 채워진 물을 상부저수조(200)로 양수되도록 하는 펌프(400)와; 상기 상부저수조(200)의 일측 바닥면으로부터 유입구 도수관로(510)가 접속되어 나선 경사도로(100)를 따라 하부저수조(300)의 위치까지 배관되어 발전을 위한 유량이 내부로 통과되는 도수배관로(500)와; 유량이 내부로 통과되는 관로(22)의 중앙으로 관통되는 구동축(2)과, 상기 구동축(2)을 지지하면서 회전 자유롭게 설치되며 상기 관로(22)의 내측면을 향해 암(6)이 연장되는 관로지지대 본체(4)와, 상기 관로지지대 본체(4) 사이에서 상기 구동축(2)에 고정되어 유량 이동에 의해 회전되는 프로펠러(7)와, 상기 구동축(2)의 회전력을 전달받아 전기를 발전시키는 발전기(10)를 포함하여 구성되는 관로터빈 유니트(600);를 포함하며, 상기 관로터빈 유니트(600)가 상기 도수배관로(500)에 적어도 2개 이상 다단으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

관로 터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워
본 발명은 관로터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워에 관한 것으로 더 상세하게는, 나선형 구조로 된 원기둥형 타워의 나선 경사 도로를 따라 관로를 연결하여 상부저수조와 하부저수조 사이에 낙차를 확보하고, 양수펌프로 양수된 발전유량이 나선도로를 따라 이동되는 도수관로에 관로 터빈을 다단 설치하여 저비용으로 많은 전력을 생산할 수 있으며, 전력의 품질유지와 안정적인 공급이 가능토록 하는 양수 발전 타워에 관한 것이다.
무정전 전원(uninterruptible power supply: UPS)을 구축하거나 발전된 전력을 저장하기 위하여 ESS(Energy Storage System)를 사용한다. ESS는 과잉 생산된 전력이나 상용 전력을 저장해 두었다가 일시적으로 전력이 부족하거나 단전되었을 때 전력을 제공한다. ESS는 주로 배터리를 사용하는 배터리식으로, 리튬이온 등을 사용하는 데, 점차 이러한 소재의 가격이 상승함으로 인해서 경제성이 낮아지고 고가화되고 있는 실정이다.
한편, 양수 발전은 낙차 확보를 위해 높은 표고차가 있는 산악지형을 선택하고 댐이나 저수지 등을 필요로 하므로 이러한 양수 발전을 도시 지역 또는 공장 지역이나 태양광 발전 단지에 적용하는 것은 어려웠다. 나아가 이러한 지역에 양수 발전 시스템을 구축하다고 해도, 대형 터빈과 대형 발전기까지 설치해야 하므로 공간적인 제약과 시스템 구성상의 비용 부담이 큰 상황이다.
또한 시스템의 안정성을 높이기 위하여 백업을 위한 터빈과 발전기까지 설치한다면 이러한 제약과 부담이 더욱 증대되는 문제점이 있다.
선행기술 1 : 대한민국 실용신안 등록 제20-0478748호 (등록일자 2015년11월05일)
선행기술 2 : 대한민국 특허등록 제10-1868973호 (등록일자 2018년06월12일)
본 발명의 목적은 저비용으로 효율적인 전력 생산이 가능한 전력 저장 및 생산 시스템을 구축하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 물의 위치 에너지에 의한 ESS의 구축에 이용 가능한 시스템을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 설치 장소에 제약 요건이 없으므로 원하는 지역에서 단기간에 건설이 가능하고 추가 증설이 용이한 전력 저장 및 생산 시스템을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 공해물질의 배출이 없고 친환경적이며 경제적인 비용으로 안정성이 높은 전력 저장 및 생산 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 관로터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워는, 양수관(410)에 배관되어 하부저수조(300)에 채워진 물을 상부저수조(200)로 양수되도록 하는 펌프(400)와; 상기 상부저수조(200)의 일측 바닥면으로부터 유입구 도수관로(510)가 접속되어 나선 경사도로(100)를 따라 하부저수조(300)의 위치까지 배관되어 발전을 위한 유량이 내부로 통과되는 도수배관로(500)와; 유량이 내부로 통과되는 관로(22)의 중앙으로 관통되는 구동축(2)과, 상기 구동축(2)을 지지하면서 회전 자유롭게 설치되며 상기 관로(22)의 내측면을 향해 암(6)이 연장되는 관로지지대 본체(4)와, 상기 관로지지대 본체(4) 사이에서 상기 구동축(2)에 고정되어 유량 이동에 의해 회전되는 프로펠러(7)와, 상기 구동축(2)의 회전력을 전달받아 전기를 발전시키는 발전기(10)를 포함하여 구성되는 관로터빈 유니트(600);를 포함하며, 상기 관로터빈 유니트(600)가 상기 도수배관로(500)에 적어도 2개 이상 다단으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기한 관로터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워에 있어서, 상기 관로터빈 유니트(600)는, 상기 관로지지대 본체(4) 사이에서 상기 구동축(2)과 함께 회전되는 내부기어(8)와, 상기 내부기어(8)에 동력전달수단을 통해 회전력이 전달되어 상기 관로(22)의 외부에서 샤프트(15)와 함께 구동되는 외부기어(13)를 더 포함하며, 상기 발전기(10)는 상기 외부기어(13)와 샤프트(15)를 통해 회전력을 전달받을 수 있다.
상기한 관로터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워에 있어서, 상기 각 관로지지대 본체(4)의 각 선단부 위치에는 상기 구동축(2)과 일체로 결합된 압력받침대(3)가 설치되며, 상기 관로지지대 본체(4)와 상기 압력받침대(3)의 접촉부 사이에는 스러스트 베어링(26)이 구성될 수 있다.
상기한 관로터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워에 있어서, 상기 관로지지대 본체(4)의 암(6)은 평판형으로 하여 유선에 저항하는 단면적은 최소화하고 축방향의 길이는 상기 관로(22)의 반경보다 큰 길이로 할 수 있다.
상기한 관로터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워에 있어서, 상기 관로(22)의 하단부에는 주름관 구조로 된 플랙시블관(18)이 더 연장 설치될 수 있다.
상기한 관로터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워에 있어서, 수개의 내부골조기둥(116)들과 외부골조기둥(114)들에 의해 지지되며, 지상으로부터 나선형을 따라 소정의 높이까지 연결되는 나선 경사도로(100)와; 상기 나선 경사도로(100)의 상부에 위치되며 내부골조기둥(116)들과 외부골조기둥(114)들에 지지된 상태로 내부로 물이 채워지는 상부저수조(200)와; 상부저수조(200)와 높이 차이를 유지한 상태로 지면에 위치되는 하부저수조(300);를 더 포함할 수 있다.
상기한 관로터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워에 있어서, 상기 나선 경사도록(100)의 안쪽 중앙에는 지면으로부터 각 층 및 상기 상부저수조(200)의 가장 상부측 위치까지 승강되는 엘리베이터(700)가 더 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 관로터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워에서는 저가이면서 소형인 프로펠러(7), 발전기(10) 등을 이용하여 관로터빈 유니트(600)를 구성할 수 있고 이를 도수관로 대신 다단 설치함으로써, 저비용으로도 큰 전력을 저장 및 생산할 수 있게 되며, 필요한 만큼 설치 대수를 쉽게 증감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 관로터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워는 도수관로(500) 대신 관로터빈을 그 위치에 설치하는 것이므로, 효율적인 전력 저장 및 생산이 가능하며 설치 공간이 절약되는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 관로터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워를 이용하면, 상부저수조(200)와 하부저수조(300) 사이에 나선형을 따라 다단 설치하는 것에 의해 물의 위치 에너지에 의한 ESS의 구축이 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 관로터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워는, 많은 수의 관로터빈 유니트(600)을 다단 설치하므로, 그 중 한두개가 고장나더라도 나머지 관로터빈 유니트(600)들이 정상 발전 가능하므로, 전력 공급의 안정성이 높고 저비용으로 구현 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 관로터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워는, 관로 배관을 조립하는 방법으로 간단하게 발전 장치의 설치가 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 관로터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워는, 전력수요가 필요한 지역에 간단히 설치 가능하고, 주어진 유량으로도 발전 용량을 대폭 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 관로터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워는, 실수요지역을 선택하여 건설하게 되므로 송전탑이나 송전선로 건설을 최소화시킬 수 있고, 단기간에 총 발전 용량의 증설이 가능하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 관로터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워는, 자연 환경 훼손이 없고 발전 과정에서 환경 오염 물질을 전혀 배출하지 않은 청정에너지를 얻을 수 있으며, 어느 지역에서도 연중 발전 운용이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 관로터빈 유니트의 구성을 보인 사시도.
도 2는 도 1의 종단면도.
도 3은 도 1의 평면도.
도 4는 본 발명의 관로에 볼체인이 통과되는 위치로 구멍과, 고정대 설치용 볼트구멍들이 뚫어지는 상태를 보인 요부도.
도 5는 관로지지대 본체와 고정대가 분해된 상태를 보인 평면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 관로터빈 유니트가 도수배관로를 따라 나선형으로 다단 설치된 상태를 보인 요부 사시도.
도 7은 본 발명의 전체 장치 구성을 보인 종단면도.
도 8은 도 7의 A-A선 횡단면도.
도 9는 에어벤트가 구비된 에어벤트관의 구성을 보인 단면도.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 첨부 도면에 있어서, 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 관로터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워는 주로 밤이나 발전용량에 여유가 있을 때, 하부저수조(300)로부터 상부저수조(200)로 양수를 하고 전력 사용량이 많아지거나 단전 상황 등의 비상시 발전을 하는 용도 등으로 이용될 수 있다.
양수를 통해 낙차와 유량을 확보하며, 양수 발전 타워의 구조물 내부에는 나선 경사도로(100)를 설치하고 수개의 내부골조기둥(116)들과 외부골조기둥(114)들에 의해 지지하게 된다.
나선 경사도로(100)는 지상의 1층으로부터 최상층 까지 나선형을 따라 계속 반복되는 철근 및 콘크리트 구조물로, 그 안쪽 중앙부에는 원형의 공간부가 형성된 상태이며, 양수 발전 타워는 전체적으로 원기둥 형상의 구조물로 시공된다.
본 발명의 양수 발전 타워는 원기둥을 따라 외부에는 수개의 외부골조기둥(114)들이 세워지고, 중앙의 원형 공간부를 따라 내부에는 수개의 내부골조기둥(116)들이 다수개 세워져 전체 구조물을 안정적으로 지지하게 된다.
나선 경사도로(100)는 지상으로부터 최상층까지 360도 곡선도로와 같이 나선형을 따라 하나의 경사진 도로로 연결되어 다수개의 관로터빈 유니트(600)들이 충분히 배치될 수 있는 길이를 확보하게 된다.
나선 경사도로(100)는 원주를 따라 수회 회전하는 나선형으로 함으로써, 그 상부로 배관되는 도수배관로(500)와 다수개의 관로터빈 유니트(600)가 전체적으로 꺽이지 않고 부드럽게 연결되도록 하며 꺽임부에서 발생되는 압력손실을 방지한다.
이 나선 경사도로(100)의 가장 상부에는 내부로 물이 채워지는 상부저수조(200)가 위치되며, 이 상부저수조(200) 또한 내부골조기둥(116)들과 외부골조기둥(114)들에 의해 견고하게 지지된다.
그리고, 지면 또는 지면과 근접한 위치로 상부저수조(200)와 높이 차이를 유지한 상태로 물이 내부로 채워지는 하부저수조(300)가 구비되고, 상부저수조(200)와의 사이에 양수관(410)이 연결, 배관된다.
하부저수조(300)는 상부저수조(200)에 채워지는 유량보다 더 많은 유량을 저수할 수 있도록 조금 더 크게 제작하는 것이 선호되며, 양수관(410)에는 펌프(400)가 설치되어 하부저수조(300)에 채워진 물을 상부저수조(200)로 양수가 이루어지게 된다.
이때 하부저수조(300)에서 펌프(400)의 후드관로와 직접 연결되도록 하였으며, 후드관로의 앞에는 여과망 구조의 필터를 설치하여 고형물과 같은 각종 이물질의 유입을 차단하게 된다.
상기 펌프(400)는 양수 능력이 충분한 제원으로 선정하게 되는데, 비상시를 대비하여 선택적으로 작동되도록 예비용 펌프를 더 설치할 수도 있다.
본 발명에서 사용되는 물을 확보하고, 증발 등으로 감소하는 유량을 충진하기 위하여 지하수를 개발하거나 상수도, 또는 주변의 강이나 호수로부터 물을 양수하여 조달할 수도 있다. 이러한 본 발명의 양수 발전 타워를 구동하기 위해서는 중앙제어실과 변압기를 포함한 시설과 사무실과 같은 부대시설이 함께 구비될 수도 있다.
한편, 상기 나선 경사도로(100)의 상부면을 따라 도수배관로(500)가 배관되어 상부저수조(200)에 채워진 발전 유량이 도수배관로(500) 내부를 통해 하부저수조(300)의 위치까지 낙차에 의해 이동될 수 있도록 한다.
상부저수조(200)는 테두리와 저면이 막혀지고 상부는 트여지거나 막혀있는 용기 형상으로 양수 발전 타워의 최상층에 위치되며, 양수 발전 타워의 면적과 동일하거나 유사한 바닥면적을 가질 수 있다.
본 발명은 통상적으로 단전발생과 같은 비상시나 전력 부족등의 상황에서 비상 대체 시간이나 전력 보충 시간 동안 발전이 가능하도록 상부저수조(200)의 저장 용량을 설계, 시공할 필요가 있다. 그리고, 평상시 또는 전력 여유시 펌프(400)가 하부저수조(300)의 물을 상부저수조(200)로 양수관(410)을 통해 양수하여 항상 발전이 가능한 상태로 준비된다.
상부저수조(200)는 도 7에서와 같이 바닥면이 일측으로 경사지게 형성되고, 그 일측 바닥면에 도수배관로(500)의 상단에 위치된 유입구 도수관로(510)와 밸브(511)가 순차적으로 접속된다.
유입구 도수관로(510)에는 고형물과 같은 이물질이 유량에 포함되어 관로터빈 유니트(600)로 공급되는 것을 방지하기 위해 필터를 설치하는 것이 좋다.
또, 유량이 빠르게 공급되면서 회오리 유선이 발생하여 공기가 관로에 유입되는 것을 방지하기 위해 다수개의 격판을 지그재그 식으로 엇갈리게 설치하여 기포발생을 억제하게 되며, 도수배관로(500)의 중간 중간에 자동 에어벤트(39)를 더 설치하는 것이 좋다. 또한, 상부저수조(200)의 위치까지 설치되는 외부골조기둥(114)와 내부골조기둥(116))에는 난간을 설치하거나 격벽을 설치할 수 있다.
그리고, 도수배관로(500)의 하단부 유량 출구측에는 밸브(511)가 설치되어 하부저수조(300)로 이동되는 유량을 제어하게 된다.
발전을 위한 유량이 내부로 통과되는 도수배관로(500)에는 관로터빈 유니트(600)를 적어도 2개 이상, 선호되기로는 5개 이상 다단으로 연속 설치하며, 도 6 내지 도 8에서는 편의상 관로터빈 유니트(600)가 곡률을 가지는 것으로 도시되었으나 하기할 플랙시블관(18) 부분을 제외하고는 직선인 구동축(2)에 상응하도록 직선 형태를 가진다.
각 관로터빈 유니트(600)에서는 양수에 의하여 확보된 유체(물)의 위치 에너지를 운동에너지로 변환하고 운동에너지를 전기에너지로 변환한다. 소용량인 관로터빈 유니트(600) 각각의 발전 용량을 전부 합치게 되면 총발전 용량을 대용량으로 증대시킬 수 있게 된다.
관로터빈 유니트(600)에서 유체(물)가 이동되는 관로(22)의 중앙에 설치되는 구동축(2)은 관로지지대 본체(4)에 의해 지지함으로써, 구동축(2)의 회전 운동이 안정적으로 지속될 수 있도록 한다.
관로지지대 본체(4)는 동일 길이로 된 수 개(바람직하게는 4개)의 암(6)들을 통해 관로(22)의 내측면에 지지된 상태이며, 암(6)은 관로(22)의 외측면에 위치되는 고정대(5)와 다수개의 볼트로써 체결되어 관로(22)와 구동축(2)이 동축을 유지한 상태로 구동축(2)의 회전을 안정적으로 지지할 수 있도록 한다.
관로지지대 본체(4)는 예를 들어 2개로 분할된 상태로서 그 프랜지에 볼트들로 체결 조립되며, 내부에 베어링(26,27)들이 설치된 상태로 원통형으로 조립된다.
관로지지대 본체(4)와 구동축(2)의 접촉부에는 예를 들면 3개의 베어링(27)들을 구성하고 이에 의해 구동축(2)의 회전을 지지하고 있다. 특히 관로지지대 본체(4)와 압력받침대(3)의 접촉부 사이에는 스러스트 베어링(26)을 구성하고 관로지지대 본체(4)에 대해서 축방향의 하중을 가하고 있는 압력받침대(3) 및 구동축(2) 이 저항없이 회전하면서 지지될 수 있도록 한다.
구동축(2)의 가장 선단은 수두 저항을 줄이기 위해 반원형 또는 뽀족한 콘 형상으로 성형하며, 각 관로지지대 본체(4)의 선단쪽에는 압력받침대(3)가 구동축(2)과 일체로 결합되도록 설치되어, 구동축(2) 등의 하중이 각 관로지지대 본체(4)에 의해 지지되도록 하되, 상기한 스러스트 베어링(26)에 의해 회전이 자유로운 상태에서 지지되도록 한다.
압력받침대(3)는 각 관로지지대 본체(4)의 선단쪽 마다 설치되는데, 관로(22)에 흐르는 유체의 유속이 빠르고 유량이 많으면 압력이 크게 되며 중력 하중이 크므로 관로지지대 본체(4)를 도면에서와 같이 3곳에 설치하여 구동축(2)을 안정적으로 지지하고 압력 및 하중이 분산되도록 하였다.
또한, 관로지지대 본체(4)의 암(6)은 평판형으로 하여 유선에 저항하는 단면적은 최소화하되 축방향의 길이는 적어도 관로(22)의 반경보다 큰 길이로 하여, 프로펠러(7)에 의해 교란된 유선을 다시 바로 잡아 발전 효율을 향상시킬 수 있도록 한다.
관로지지대 본체(4) 사이에는 하나 또는 복수의 프로펠러(7)가 설치되어 관로(22)의 내부로 유량이 흐르게 되면 유량 상태량(낙차, 유량, 유속) 에너지에 의해 프로펠러(7)와 함께 구동축(2)이 회전되도록 한다. 예를 들면 도면에는 2엽 프로펠러(7) 2개가 직렬로 구동축(2)에 설치되는 것으로 되어 있으나, 4엽 프로펠터(7) 1개나 2개가 설치되는 등 다양한 실시 형태가 가능하다.
프로펠러(7)에 의해 유체가 가진 직선 운동에너지의 일부는 회전 운동 에너지로 전환되며 내부기어(8)와 외부기어(13)를 통해 발전기(10)를 구동시킬 수 있게 된다. 구동축(2)에는 내부기어(8)가 함께 구동되도록 관로(22)의 내부에서 구동축(2)에 고정 설치되며, 관로 외부에는 내부기어(8)의 회전력을 전달받아 함께 구동되는 외부기어(13)가 발전기(10)와 연결되어 있다.
내부기어(8)와 외부기어(13)를 연결하여 회전 동력을 전달하기 위한 수단으로 스테인레스 스틸 와이어로 된 볼체인(17)이 구비되며, 물이 항상 흐르는 관로 내부에서 기계적인 손상이나 부식 염려가 없어 안정적인 운전 효율을 달성할 수 있게 된다. 볼체인(17)은 구동축(2)의 회전운동 에너지가 크므로 효과적이고 안정적인 동력 전달을 위해 도면에서와 같이 2줄로 설치하는 것이 선호된다. 한편, 볼체인(17)을 대신하여 다른 종류의 체인이나 타이밍 벨트와 같은 동력전달수단을 선택해도 가능함을 밝혀둔다.
내부기어(8)의 양쪽에도 관로지지대 본체(4)가 설치되어 안정적으로 회전 가능한 상태로 지지하게 된다. 볼체인(17)을 통해 외부기어(13)로 동력을 전달하기 위해 관로(22)에는 볼체인(17)이 통과되는 위치로 구멍(37)이 뚫어져 있다(도 3 및 도 4 참조).
그리고 외부기어(13)의 외측으로 내부의 물이 유출되지 않고 외측으로부터 공기가 유입되지 않도록 케이스(12)로 감싸서 내부를 밀폐시킨다. 케이스(12)는 볼트들을 이용해 조립되도록 하여 내부 장치들의 조립, 또는 분해가 쉽도록 한다.
외부기어(13)와 발전기(10)는 동축으로 연결되며 베어링(14)에 의해 회전 자유롭게 샤프트(11)를 축 지지하게 되며, 샤프트(11)와 발전기(10) 사이에는 커플링(15)을 통해 동력이 연결된다. 상기 발전기(10)는 발전기 받침대(24)에 의해 관로(22) 외측에 안정적으로 설치되도록 한다.
한편, 상기 관로(22)의 하단부에는 플랙시블관(18)을 용접하거나 플랜지에 볼트를 체결하여 고정 부착한다. 이 주름관 구조의 플랙시블관(18)은 관로터빈 유니트(600)의 대부분이 직선인 점을 보상하여 나선형인 경사도로(100)에 설치될 수 있도록 하며, 배관 과정에서 길이 오차를 보정하여 배관 작업이 용이하게 이루어질 수 있도록 할 뿐만 아니라, 관로터빈 유니트(600)가 다단으로 설치된 상태에서 어느 하나를 빼내어 교체 또는 정비하는데 있어서 편리하게 작업이 이루어질 수 한다.
또한, 전체 장치에 진동이 발생하는 경우 그 진동을 흡수하며, 지진 등 천재 지변이 발생되는 경우에도 전체 배관에 충격이 전달되지 않도록 완충작용을 하여 안정성을 향상시킬 수 있도록 한다.
이러한 구조로 된 관로터빈 유니트(600)는 도수배관로(500)에 일정한 간격을 유지한 상태로 적어도 2개 이상 다단으로 반복 설치된다.
가장 끝단부에 설치되는 관로터빈 유니트(600)의 배관 끝에는 배출관로(518)와 밸브(511)를 순차적으로 배관한 후 하부조수조(300)에 연결하게 된다.
최상측에 위치되는 상부저수조(200)의 저면으로부터 최하층으로 나선형 곡선 도로 형태로 설치되는 나선 경사도로(100)를 따라 도수배관로(500)와 일정간격 다수개가 다단으로 접속되는 관로터빈 유니트(600)는 견고하게 위치 고정시키게 된다.
도 7과 같이, 본 발명의 양수 발전 타워는 펌프(400)의 양수에 의해 상부저수조(200)에 유량이 확보되면, 도수배관로(500)의 가장 상단에 형성된 유입구 도수관로(510)를 통해 유입된 유량이 낙하되는 것에 의해 관로터빈 유니트(600)의 발전기(10)를 통해 발전한다. 그리고 마지막 관로터빈 유니트(600)에 연결된 배출관로(518)와 밸브(511)를 거쳐 물은 하부저수조(300)로 저장된다.
그리고 도수배관로(500)의 중간에는 일정 구간마다 에어벤트(39)가 구비된 에어벤트관(38)들을 설치하여 관 내부의 공기를 외부로 배출시키게 된다. 그리고 펌프(400)를 가동하여 하부저수조(300)의 물을 상부저수조(200)에 채워지도록 하는 양수 작업이 수행된다.
본 발명에 따른 관로터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워에서는 저가이면서 소형인 프로펠러(7), 발전기(10) 등을 이용하여 관로터빈 유니트(600)를 구성할 수 있고 이를 도수배관로(500)에 관로터빈을 다단 설치함으로써, 저비용으로도 큰 전력을 생산할 수 있게 되며, 필요한 만큼 설치 대수를 쉽게 증감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 관로터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워는 확보된 유량을 순환하면서 발전이 이루어지는 것이므로, 효율적인 전력 생산이 가능하며 설치 공간이 절약되는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 관로터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워를 이용하면, 나선 경사도로(100)를 따라 나선형으로 배관되며, 전체적으로 배관 길이가 긴 관로터빈 유니트(600)들을 다단 설치하는 것에 의해 물의 위치 에너지에 의한 ESS의 구축이 가능한 장점이 있다.
이하 본 발명에 따른 양수 발전 타워의 운전에 대해 설명한다.
우선, 수돗물 또는 지하수나 주변 저수지 등의 수원지로부터 하부저수조(300)에 물을 채우고 펌프(400)를 가동하면 양수관(410)을 따라 상부저수조(200)의 수위를 일정수준이상 채워준다.
그리고, 도수배관로(500)의 밸브(511)를 열어주게 되면 상부저수조(200)로부터 낙하되는 관로의 유량은 각 관로터빈 유니트(600)들을 통과하면서 유량 상태량(낙차, 유량, 유속) 에너지에 의해 프로펠러(7)가 회전되고, 볼체인(17)에 의해 동력전달되는 발전기(10)로부터 발전이 이루어지는 것이며, 각 발전량을 합하여 변압기에서 변압시킨 후 송전 또는 배전 선로에 전력을 공급하게 된다.
한편, 다단으로 설치되는 어느 한 관로터빈 유니트(600)의 고장이 발생한 경우에도 해당 관로터빈 유니트(600)의 프로펠러(7)가 공회전을 할 뿐 나머지 관로터빈 유니트(600)는 발전을 계속할 수 있고 나머지 다수의 관로터빈 유니트(600)의 생산 전력으로 적절히 변압된 전력을 공급할 수 있으므로 전력 공급에 있어서 안정성이 큰 장점이 있다.
한편, 도수배관로(100)는 점검이나 보수가 필요로 하는 경우 작업차량 또는 작업자가 이동하고 보수 작업을 할 수 있는 공간으로 사용되는 작업도로공간(117)과 관로터빈 유니트(600)가 설치되는 배관공간(113)을 구비한다.
작업자 및 장비와 설치될 관로터빈 유니트(600)는 지상으로부터 보수나 점검이 필요한 층 위치까지 작업도로공간(117)을 이용해 걸어서 또는 자동차를 이용해 이동될 수 있다. 또, 본 발명의 장치 중앙에 수직하게 설치되는 엘리베이터(700)를 이용하여 원하는 층까지 작업자 또는 장비 등이 신속하게 이동될 수도 있다. 또한, 가장 최상단의 상부저수조(200) 보다 높은 위치에는 전망대가 설치될 수 있으며, 이 경우 엘리베이터(700)와 바로 연결되도록 할 수도 있다.
본 발명의 양수 발전 타워는 각 관로터빈 유니트(600)들에서 동일한 발전 용량으로 발전이 이루어지고, 이들이 다단으로 연결되어 있으므로 총발전용량의 증설이 손쉽게 가능하게 된다.
이러한 본 발명은 실수요지역을 선택하여 건설하게 되므로 송전탑이나 송전선로 건설을 최소화시킬 수 있고 단기간에 총발전 용량의 증설이 가능하게 된다.
이상 본 발명은 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 관로터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

Claims (7)

  1. 양수관(410)에 배관되어 하부저수조(300)에 채워진 물을 상부저수조(200)로 양수되도록 하는 펌프(400)와;
    상기 상부저수조(200)의 일측 바닥면으로부터 유입구 도수관로(510)가 접속되어 나선 경사도로(100)를 따라 하부저수조(300)의 위치까지 배관되어 발전을 위한 유량이 내부로 통과되는 도수배관로(500)와;
    유량이 내부로 통과되는 관로(22)의 중앙으로 관통되는 구동축(2)과, 상기 구동축(2)을 지지하면서 회전 자유롭게 설치되며 상기 관로(22)의 내측면을 향해 암(6)이 연장되는 관로지지대 본체(4)와, 상기 관로지지대 본체(4) 사이에서 상기 구동축(2)에 고정되어 유량 이동에 의해 회전되는 프로펠러(7)와, 상기 구동축(2)의 회전력을 전달받아 전기를 발전시키는 발전기(10)를 포함하여 구성되는 관로터빈 유니트(600);를 포함하며,
    상기 관로터빈 유니트(600)가 상기 도수배관로(500)에 적어도 2개 이상 다단으로 배치되는 것을 특징으로 하는 관로터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 관로터빈 유니트(600)는,
    상기 관로지지대 본체(4) 사이에서 상기 구동축(2)과 함께 회전되는 내부기어(8)와, 상기 내부기어(8)에 동력전달수단을 통해 회전력이 전달되어 상기 관로(22)의 외부에서 샤프트(15)와 함께 구동되는 외부기어(13)를 더 포함하며,
    상기 발전기(10)는 상기 외부기어(13)와 샤프트(15)를 통해 회전력을 전달받는 것을 특징으로 하는 관로터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 각 관로지지대 본체(4)의 각 선단부 위치에는 상기 구동축(2)과 일체로 결합된 압력받침대(3)가 설치되며, 상기 관로지지대 본체(4)와 상기 압력받침대(3)의 접촉부 사이에는 스러스트 베어링(26)이 구성되는 것을 특징으로 하는 관로터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 관로지지대 본체(4)의 암(6)은 평판형으로 하여 유선에 저항하는 단면적은 최소화하고 축방향의 길이는 상기 관로(22)의 반경보다 큰 길이로 하는 것을 특징으로 하는 관로터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 관로(22)의 하단부에는 주름관 구조로 된 플랙시블관(18)이 더 연장 설치되는 것을 특징으로 하는 관로터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워.
  6. 청구항 1에 있어서,
    수개의 내부골조기둥(116)들과 외부골조기둥(114)들에 의해 지지되며, 지상으로부터 나선형을 따라 소정의 높이까지 연결되는 나선 경사도로(100)와;
    상기 나선 경사도로(100)의 상부에 위치되며 내부골조기둥(116)들과 외부골조기둥(114)들에 지지된 상태로 내부로 물이 채워지는 상부저수조(200)와;
    상부저수조(200)와 높이 차이를 유지한 상태로 지면에 위치되는 하부저수조(300);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관로터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 나선 경사도록(100)의 안쪽 중앙에는 지면으로부터 각 층 및 상기 상부저수조(200)의 가장 상부측 위치까지 승강되는 엘리베이터(700)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 관로터빈 다단 설치를 통한 양수 발전 타워.
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