JP2008064084A

JP2008064084A - 浮力を用いる発電装置

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Publication number: JP2008064084A
Application number: JP2007139901A
Authority: JP
Inventors: Sok Hyong Kim; ソクヒョンキム
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-09-08
Filing date: 2007-05-28
Publication date: 2008-03-21
Also published as: CN101139975A; KR100751200B1; DE102007042759A1

Abstract

【課題】電力の持続的な生産ができる浮力を用いる発電装置を提供することを課題とする。
【解決手段】水槽１０の上部一側開口部に網バスケット１６を接続したガイド貫通箱１２を取り付け、水槽の上部に上下作動油圧シリンダー２０を取り付けてガイド貫通箱と片軸で接続し、上下支持ギア及び駆動ギアに巻回されたチェーンベルト６０を配設し、その外面にバスケット６１を等間隔に取り付け、駆動ギアの駆動軸をタービン７０と駆動ベルトによって連結してタービンを駆動可能にし、チェーンベルトの上側に上部ブイガイド管を備えたブイ投入口４１を設け、下側に下部ブイガイド管を備えた下部回収箱５１を設置し、下部ブイガイド管の底部に水平作動油圧シリンダー３０を配置し、シリンダーと繋がれる移動部材３０にブイ１００を収容して水槽内に供給するブイ収容溝３１を形成し、水槽内の水を補充するため、水槽上部に水道栓２００を配備した。
【選択図】図２

Description

本発明は浮力を用いる発電装置、より詳細には、水槽とブイ、そしてブイの落下力を用いて、タービンを稼動させることによって、動力を発生させる浮力を用いる発電装置に関するものである。

韓国は非産油国で、原油の輸入依存度が非常に高く、エネルギーの節約を国家的目標としているが、産業の多様化や高度成長によってエネルギーの消費はますます増えてきている。

特に輸入原油の多くが電力生産のための火力発電に使用されているので、原油を使わず、電力生産ができれば、国の財政に大きく役に立つことは勿論、環境汚染の減少にも有効なこととなる。

風力、潮力、水力等、自然から電力を得ることができれば、環境にやさしく、特に低コストで高効率を期待することができるが、このためには天気あるいはそれに相応しい地理的条件が求められるところ、それには限界があり、設置費も高くつく。従って、限定されている自然条件を乗り越え、環境にやさしい電力生産ができる構造的装置が望まれている。

本発明は、前記のような要望に応えるために提案されたもので、水中で浮び上がるブイを水槽に投入し、これをまた外部に落下させ、その重力によって回転体を回転させることによって、これと連動されているタービンを稼動して電力生産をしようとするものである。

即ち、本発明は、ブイが投入される水槽と、この水槽から浮び上がったブイを外部に落下させ、また落下されるブイによって回転するバスケットを持ったチェーンベルトと、このチェーンベルトの回転によって駆動される複数の駆動ギア及びこの駆動ギアの駆動力を駆動ベルトを介して受けて連動するタービンから構成されている。

また、チェーンの回転後、落下するブイを収容して、さらに水槽内側に供給する水平作動油圧シリンダーなどが有機的に構成され、ブイの落下と再供給が繰り返して行なわれるようにすることで、電力の持続的な生産ができる浮力を用いる発電装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、内側上部に傾斜網を設置した水槽を設け、前記水槽の上部一側開口部に中心軸を軸設して一側端に網バスケットを一体に接続したガイド貫通箱を取り付け、また前記水槽の上部にピンを介して枢動できるよう結合した上下作動油圧シリンダーを取り付け、その下端を前記ガイド貫通箱と片軸で接続し、前記水槽に近接させて上下支持ギア及び複数の駆動ギアに巻回されたチェーンベルトを配設し、前記チェーンベルトの外面に複数のバスケットを等間隔に取り付け、前記駆動ギアの駆動軸を複数のタービンと駆動ベルトによって連結して前記タービンを駆動可能にし、前記チェーンベルトを中心に、その上側に上部ブイガイド管を備えたブイ投入口を設け、その下側に下部ブイガイド管を備えた下部回収箱を設置し、前記下部ブイガイド管の底部に水平作動油圧シリンダーを配置し、また前記シリンダーと繋がれる移動部材を設け、前記移動部材にブイを収容してこれを前記水槽内に供給するブイ収容溝を形成し、前記水槽内の水を補充するため、水槽上部の一側に水道栓を配備したことを特徴とする浮力を用いる発電装置である。

上記課題を解決するための請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の浮力を用いる発電装置において、前記水槽上部の前記上下作動油圧シリンダーと、それに伴う前記中心軸、前記片軸、及び前記ピンを除去し、代わりに、前記水槽の前記開口部に下向きに傾けて設けられる固定のガイド貫通箱と、前記ガイド貫通箱から前記水槽内の水が流れないよう、前記水槽上部に固定軸を備えた締結ガイドと、前記締結ガイドの一側に取り付けられるボールトップと、前記締結ガイドの他側に取り付けられて、流水をコントロールするために前記水道栓を開閉するストッパとを備えることを特徴とする浮力を用いる発電装置である。

上記課題を解決するための請求項３に記載の発明は、前記ブイ収容溝の底面に多数の貫通孔を形成し、前記貫通孔を介して排出される水を受入れるドレーンボックスを設け、水を外部に排出するために前記ドレーンボックスの底面にドレーンホースを設置した請求項１又は２に記載の浮力を用いる発電装置である。

上記課題を解決するための請求項４に記載の発明は、浮力を得るため、前記ブイは内部に中孔部がある金属球とし、また、前記上下作動油圧シリンダーと前記水平作動油圧シリンダーの有機的な繰り返し動作のため、発電装置の一側にこれを制御するための別のコントロールボックスを設けた請求項１に記載の浮力を用いる発電装置である。

本発明を実施するための最良の形態では、油圧シリンダーだけの稼動による小型システムの実施例について述べるが、これを大型化すると、相当の電力生産ができる。一方、本発明は、水槽の代わりにダムや貯水地に利用する場合、設置費の削減ができ、人里離れた田舍や島等に設置する場合、電力の移送や生産によるコストを削減することができる。

本発明の実施の形態を添付図面に依拠して説明する。本発明に係る発電装置は、内側上部に傾斜網１１が設置された水槽１０を備え、この水槽１０に、水槽１０の上部一側開口部１０ａに中心軸１３が取り付けられ、一側端に網バスケット１６が一体に設置されたガイド貫通箱１２が取り付けられる。また、水槽１０の上部にピン１５で回動可能に取り付けられ、そのロッド先端がガイド貫通箱１２に片軸１４で接続された上下作動油圧シリンダー２０が設けられ、更に、水槽１０に近接して、上下支持ギア９０及び複数の駆動ギア８０に巻回されたチェーンベルト６０が設置され、このチェーンベルト６０の外面に複数のバスケット６１が等間隔に取り付けられる。各駆動ギア８０の駆動軸８１は、複数のタービン７０と駆動ベルト８３を介して連結される。

チェーンベルト６０を中心にして、その上部には上部ブイガイド管４０を備えたブイ投入口４１が、そして下部には下部ブイガイド管５０を備えた下部回収箱５１がそれぞれ設置される。また、下部ブイガイド管５０の底部には水平作動油圧シリンダー３０が取り付けられ、また、シリンダーに繋がれる移動部材３０´が配備される。移動部材３０´の上面には、ブイ１００を収容し、これを水槽１０内に供給するブイ収容溝３１が形成される。

図面の符号中、８２は、駆動ギア８０を軸設して支持するそれぞれの支持台を示したもので、図面の他の重要部分を示すため、図１ではこのような支持構造を備えていることを簡単に示しており、図２以下では図示を略している。

また、符号９２も支持台で、上下に対応設置された支持ギア９０を支持するため、支持ギア９０の支持軸９１を軸設して、上下支持ギア９０を支持している。そして、この支持ギア９０は複数の駆動ギア８０と共にチェーンベルト６０を巻回しているが、タービン７０を駆動ベルト８３を介して連動させる各駆動ギア８０とは異なり、チェーンベルト６０を支持するための手段としてのみ用いられる。勿論、タービン７０は、それぞれの駆動ギア８０毎に構成されて、連動される。符号２００は水道栓を示す。

一方、本発明において、ブイ１００は、その内側中央に空気袋が入った空気室を有し、この空気室に空気を入れた後、注入口に栓をし、ブイ１００が水槽１０の水面上に浮び上がるように浮力を誘導するか、または内部に浮力を持つ中空部のある一体型金属球で構成されることを特徴とする。

また、ブイ１００は、その落下力によってチェーンベルト６０を回転させることになるので、重いほど有利であるが、また同時に浮力を持たなければならないので、ブイ１００のサイズと材質、その内側の空気室１０１の規模等は、相互力学的に構成される必要がある。従って、ブイ１００は重量がありながら浮力を持つものであれば何でもよいが、本発明における実験結果からすると、ステンレスボールが最適であり、その使用が推奨される。

本発明は、まず、多数のブイ１００を水槽１０に人為的に投入し、それと共に底部の水平作動油圧シリンダー３０におけるブイ収容溝３１にも多数のブイ１００を収容する。その際、水槽１０に投入されたブイ１００は、水槽１０内側の傾斜網１１によって水面上に広く散らばることなく、上部一側の開口部１０ａの方に偏る。

このような状態で上下作動油圧シリンダー２０と水平作動油圧シリンダー３０を有機的に可動させ、上下作動油圧シリンダー２０が下降すると、水平作動シリンダー３０による移動部材３０´は水平移動しながら水槽１０の内側に進み始める。

即ち、上下作動油圧シリンダー２０は下降し、これと片軸１４で接続されたガイド貫通箱１２の一端（水槽の外側）を下方に押すように作用する。その際、上下作動油圧シリンダー２０はガイド貫通箱１２の回転による回転半径の差を吸収するため、ピン１５で回動できるよう軸設されている。

一方、ガイド貫通箱１２はその一端が上下作動油圧シリンダー２０によって下方に押されることによって、中心軸１３を軸としてシーソー運動し、水槽１０の内側にある他端は上方に向く。

このようなガイド貫通箱１２のシーソー運動によって、その一端に結合された網バスケット１６も上側に浮上し、多くのブイ１００をすくい上げるようになる。前記の動作と有機的に、下部の水平作動油圧シリンダー３０はそのブイ収容溝３１が水槽１０の内側に進入しようとする位置に移動する。図３ａはその状態を示している。

図３ｂに示すように、上下作動油圧シリンダー２０の下降動作が続くと、ガイド貫通箱１２のシーソー運動が進み、水槽１０内にある網バスケット１６の先端は上側に最大に移動した状態になり、これによって網バスケット１６に収容されたブイ１００は、下方に流れながらガイド貫通管１２内に誘導され、ブイ投入口４１に回収されて、上部ブイガイド管４０内に流入する。

このようにして上部ブイガイド管４０に流入したブイ１００は自重で下降し続け、チェーンベルト６０に等間隔に取り付けられたバスケット６１の内側に落下する。この落下に伴い、その重力でチェーンベルト６０が回転駆動されると同時に、これと噛合する各駆動ギア８０が回転し、その駆動軸８１と駆動ベルト８３を介して連結されているタービン７０において、駆動軸８１の回転力によって発電可能となる。

一方、ブイ１００がバスケット６１内に落下し、チェーンベルト６０を駆動させようとする時点には、底部の水平作動油圧シリンダー３０による移動部材３０´は水槽１０内に完全に進入し、以てブイ収容溝３１内に収容されたブイ１００が水面上に浮上し、ほとんど元の状態に戻る。それと同時に上部の上下作動油圧シリンダー２０が再縮動作をし、ガイド貫通箱１２を上記と逆方向にシーソー運動させることによって、その一端の網バスケット１６を、再度水槽１０内に潜水させる。

移動部材３０´に設けられているブイ収容溝３１が、水槽１０内に進入した後引き抜かれる過程で、水槽１０の水が水圧によってブイ収容溝３１に沿って水槽１０外に噴出することを防止するため、水槽１０と移動部材３０´との隣接面に防水パッキン３２が配備される。防水パッキン３２の設置区間は、ブイ収容溝３１が水槽１０から外部に抜き出される過程において、水槽１０の水が外に噴出することを防止するため、ブイ収容溝３１の長さよりも長く形成されることが好ましい。

このように、上部ブイガイド管４０から下向きに排出されてバスケット６１内に落下し、チェーンベルト６０を回転させた後に更に落下するブイ１００は、下部回収箱５１に回収された後、下部ブイガイド管５０に誘導されて、下向きに排出される時、水平作動油圧シリンダー３０は、図２に示すように、元の状態に復帰していて、これによってそのブイ収容溝３１内に、下部ブイガイド管５０に誘導されて排出されるブイ１００を再収容するようになり、その後、水平作動油圧シリンダー３０の移動部材３０´は、再び水槽１０内に進入する。

また、同時に、上部の上下作動油圧シリンダー２０が再下降し、ガイド貫通箱１２の一端を押すと同時に、その他端に結合された網バスケット１６を持ち上げ、水槽１０の水面上に浮上したブイ１００を再びすくい上げるようになる。

即ち、本発明は、最初の作動時、水槽１０内に多量のブイ１００を収容し、また底部の水平作動油圧シリンダー３０に接続された移動部材３０´のブイ収容溝３１にも多数のブイ１００を収容した後、上下作動油圧シリンダー２０と水平作動油圧シリンダー３０を作動させると、ガイド貫通箱１２のシーソー動作と水平作動油圧シリンダー３０の水槽１０内外への出入り動作を繰り返して続けられる構造となっている。

このような上下作動油圧シリンダー２０と水平作動油圧シリンダー３０の動作は、設定済みの所定のコントロールボックス（図示なし）からの指示によって、高精度に繰り返して行なわれることになる。

前記の過程に従って落下するブイ１００によってチェーンベルト６０が回転し、ブイ１００が下部ブイガイド管５０をすり抜ける時点には、水平作動油圧シリンダー３０に結合された移動部材３０´のブイ収容溝３１が下部ブイガイド管５０と一致する位置に再び到来するように設定されており、このようなブイ収容溝３１が再び水槽１０内に完全に進入し、ブイ１００を再び水面上に浮上させる時点では、網バスケット１６がブイ１００を再びすくい上げ、上部ブイガイド管４０を通じてチェーンベルト６０のバスケット６１上部に落下するように設計されている。

もちろん、ブイ１００がチェーンベルト６０を駆動させた後、下部ブイガイド管５０を通じて排出される際には、水平作動油圧シリンダー３０のブイ収容溝３１は、再び元の状復に戻され、ブイ１００が排出される位置に到来する動作を繰り返す。

このように、本発明は上下作動油圧シリンダー２０と水平作動油圧シリンダー３０の繰り返し動作によって、ブイ１００の落下と共にブイ収容溝３１に再流入したブイ１００を水槽１０の内側に供給し、チェーンベルト６０を駆動させた後、落下するブイ１００を再び水槽１０内に供給する一連の動作を繰り返して行なうことによって、ブイ１００は一度投入されると再投入されず、供給と落下が持続的に行なわれるようになり、従ってバスケットの丸形回転体６０の回転が続き、これと駆動軸６１で連動されたタービン７０によって持続的に発電できるようになる。

図４は、本発明による発電装置の他の実施例を図示した示すもので、これは水槽１０上部にある上下作動油圧シリンダー２０を取り除くことで、発電装置駆動のための消費電力を最低化することを特徴とするものである。そこでは、水槽１０の開口部１０ａに下向きに傾けて設置されたガイド貫通箱１２´を設け、ガイド貫通箱１２´を通じて水槽１０内の水が流れないよう、水槽１０の上部に固定軸を持つ締結ガイド１９の一端にボールトップ１７が取り付けられている。締結ガイド１９の他側には水道栓２００が取り付けられ、流水をコントロールするストッパ１８が設置されていることを特徴とする。

この構成の発電装置は、水道栓２００が開放され、水槽１０の水位が上がるとボールトップ１７が上昇するようになり、上昇したボールトップ１７はそれが接続されている締結ガイド１９の一側を上昇させる。一方、軸に固定された締結ガイド１９の他側は下降し、これと接続されたストッパ１８が、開放されている水道栓２００を閉鎖させ得る構造となっていて、水位が自動的に調整される。

従って、水位は常に水槽１０内のガイド貫通箱１２´を超えることなく、水位が足りない場合には水が補給されるので、ガイド貫通箱１２´の入口と一定の水位となる。そして、傾斜網１１が水位より高く設置されることにより、浮力によって浮び上がるブイ１００は、確実にガイド貫通箱１２´に流入し、上部ブイガイド管４０を通じて落下し、チェーンベルト６０を回転駆動するようになる。

このような発電装置は別のコントロールボックスを必要としないので製作が容易で、電力消耗に比べて効率性がすぐれるという特徴を持ち、また、下部ブイガイド管５０から落下し、ブイ収容溝３１に流入するブイ１００が水槽１０内に流入し、再び移動部材３０´が元の状態に戻るまで、下部回収箱５１に溜まったブイ１００が下部ブイガイド管５０を通じて外部に離脱することを防ぐため、下部ブイガイド管５０と移動部材３０´間の設置間隔は、ブイ１００の直径を超えないようすることが望ましい。

図５ａと５ｂは、本発明によるブイ収容溝の主要部の一部を拡大、図示したもので、図示したように、本発明のブイ収容溝３１の底面に多数の貫通孔３５を穿設することにより、水槽１０の水が貫通孔３５を通じて流入してブイ１００を押し上げ、ブイ１００が迅速に浮び上がるように誘導することができる。また、水平作動油圧シリンダー３０によって移動部材３０´が水槽１０をすり抜けると、ブイ収容溝３１に流入した水は貫通孔３５を通じてドレーンボックス３４に流下する。ドレーンボックス３４の底面には排出孔が設けられ、そこを通って流下した水は、ドレーンホース３３を通じて外部に排出される。そして、その排出された水を、ドレーンホース３３にポンプを接続することによって、再び水槽１０内に循環させることができる。

また、本発明においては、水槽１０上部の一側に水道栓２００が設けられ、本発明の持続的かつ長期的な使用によって少しずつ減少する水槽１０の水を補う。

この発明をある程度詳細にその最も好ましい実施形態について説明してきたが、この発明の精神と範囲に反することなしに広範に異なる実施形態を構成することができることは明白なので、この発明は添付請求の範囲において限定した以外はその特定の実施形態に制約されるものではない。

本発明に係る浮力を用いる発電装置の全体的な構造を示す斜視図である。本発明に係る浮力を用いる発電装置の一部を切開した状態を示す縦断面図である。本発明に係る浮力を用いる発電装置の第１作動状態を示す縦断面図である。本発明に係る浮力を用いる発電装置の第２作動状態を示す縦断面図である。本発明に係る浮力を用いる発電装置の他の実施例を示す縦断面図である。本発明に係る浮力を用いる発電装置における移動部材部分を示す部分拡大斜視図である。本発明に係る浮力を用いる発電装置における移動部材部分を示す部分拡大断面図である。

符号の説明

１０水槽
１０ａ開口部
１１傾斜網
１２ガイド貫通箱
１２´ ガイド貫通箱
１３中心軸
１４片軸
１５ピン
１６網バスケット
１７ボールトップ
１８ストッパ
１９締結ガイド
２０上下作動油圧シリンダー
３０水平作動油圧シリンダー
３０´ 移動部材
３１ブイ収容溝
３２防水パッキング
３３ドレーンホース
３４ドレーンボックス
３５貫通孔
４０上部ブイガイド管
４１ブイ投入口
５０下部ブイガイド管
５１下部回収箱
６０チェーンベルト
６１バスケット
７０タービン
８０駆動ギア
８１駆動軸
８２支持台
８３駆動ベルト
９０支持ギア
９１支持軸
９２支持台
１００ブイ

Claims

内側上部に傾斜網を設置した水槽を設け、前記水槽の上部一側開口部に中心軸を軸設して一側端に網バスケットを一体に接続したガイド貫通箱を取り付け、また前記水槽の上部にピンを介して枢動できるよう結合した上下作動油圧シリンダーを取り付け、その下端を前記ガイド貫通箱と片軸で接続し、前記水槽に近接させて上下支持ギア及び複数の駆動ギアに巻回されたチェーンベルトを配設し、前記チェーンベルトの外面に複数のバスケットを等間隔に取り付け、前記駆動ギアの駆動軸を複数のタービンと駆動ベルトによって連結して前記タービンを駆動可能にし、前記チェーンベルトを中心に、その上側に上部ブイガイド管を備えたブイ投入口を設け、その下側に下部ブイガイド管を備えた下部回収箱を設置し、前記下部ブイガイド管の底部に水平作動油圧シリンダーを配置し、また前記シリンダーと繋がれる移動部材を設け、前記移動部材にブイを収容してこれを前記水槽内に供給するブイ収容溝を形成し、前記水槽内の水を補充するため、水槽上部の一側に水道栓を配備したことを特徴とする浮力を用いる発電装置。
請求項１に記載の浮力を用いる発電装置において、前記水槽上部の前記上下作動油圧シリンダーと、それに伴う前記中心軸、前記片軸、及び前記ピンを除去し、代わりに、前記水槽の前記開口部に下向きに傾けて設けられる固定のガイド貫通箱と、前記ガイド貫通箱から前記水槽内の水が流れないよう、前記水槽上部に固定軸を備えた締結ガイドと、前記締結ガイドの一側に取り付けられるボールトップと、前記締結ガイドの他側に取り付けられて、流水をコントロールするために前記水道栓を開閉するストッパとを備えることを特徴とする浮力を用いる発電装置。
前記ブイ収容溝の底面に多数の貫通孔を形成し、前記貫通孔を介して排出される水を受入れるドレーンボックスを設け、水を外部に排出するために前記ドレーンボックスの底面にドレーンホースを設置した請求項１又は２に記載の浮力を用いる発電装置。
浮力を得るため、前記ブイは内部に中孔部がある金属球とし、また、前記上下作動油圧シリンダーと前記水平作動油圧シリンダーの有機的な繰り返し動作のため、発電装置の一側にこれを制御するための別のコントロールボックスを設けた請求項１に記載の浮力を用いる発電装置。