KR102002892B1 - 중력과 부력을 이용한 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중력과 부력을 이용하여 발전을 수행하는 부력을 이용한 발전장치에 관한 것으로서,
다수의 반구상체(5)가 한 쌍의 풀리(3)에 걸쳐져 회전되는 와이어 벨트(4)에 열을 이루며 연결되어 상승측은 물탱크(1)를 관통하며 부력에 의해 상승력을 제공받도록 부력회전부(100-1)로 형성되고, 하강측은 외부에서 공급되는 물이 채워져 하중에 의해 하강력을 제공받아 반구상체(5)들이 연결된 벨트(4)를 풀리(3)를 축으로 하여 회전시키는 중력회전부(100-2)로 형성되는 회전부(100); 풀리에 결합되어 회전력에 의한 발전을 수행하는 발전부(200); 하강 이동하는 상기 반구상체(5)의 내부로 물을 공급하는 물공급부(300) 및 상기 물탱크(1)의 내부를 지나 상승 이동하는 반구상체(5)들의 내부로 공기를 공급하는 공기공급부(400);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

중력과 부력을 이용한 발전장치{GENERATOR USING GRAVITY AND BUOYANCY }

본 발명은 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 중력과 부력을 이용하여 발전을 수행하는 중력과 부력을 이용한 발전장치에 관한 것이다.

화석에너지의 고갈과 환경에 대한 폐해로 인한 대체 에너지의 개발이 적극적으로 추진되고 있으며, 그 일환으로 태양에너지, 풍력에너지, 조력에너지 등 많은 부분에서 기술개발이 집중적으로 진행되고 있다.

그러나 태양, 풍력, 조력 등의 자연에너지를 이용한 발전장치의 경우 설치비용이 많이 소요되며, 고도의 기술을 요하고, 설치 장소의 제약을 많이 받는 문제점을 가진다.

이에 따라, 고도의 기술력을 필요로 하지 않으며, 설치가 용이하고, 설치비용이 저럼하며, 설치 장소에 제약이 거의 없는 친환경 발전장치의 필요성이 요구되고 있다. 이러한 요구에 부응하여 대한민국 공개특허 제10-2006-0045094호, 대한민국 공개특허 제10-2011-0031658호, 대한민국 공개특허 제10-2015-0095530호 등과 같이 중력과 부력을 이용하여 발전을 수행할 수 있도록 하는 다양한 기술들이 개발되고 있다.

그러나 상술한 종래기술들의 경우 중력과 부력을 제공하기 위한 기구 구조가 복잡하고, 이로 인해 제작이 어려운 문제점을 가진다.

대한민국 공개특허 제10-2006-0045094호 대한민국 공개특허 제10-2011-0031658호 대한민국 공개특허 제10-2015-0095530호

따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구조를 간소화시켜 제작 및 설치가 용이한 중력과 부력을 이용한 발전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 중력과 부력을 이용한 발전장치는,

다수의 반구상체(5)가 한 쌍의 풀리(3)에 걸쳐져 회전되는 와이어 벨트(4)에 열을 이루며 연결되어 상승측은 물탱크(1)를 관통하며 부력에 의해 상승력을 제공받도록 부력회전부(100-1)로 형성되고, 하강측은 외부에서 공급되는 물이 채워져 하중에 의해 하강력을 제공받아 반구상체(5)들이 연결된 벨트(4)를 풀리(3)를 축으로 하여 회전시키는 중력회전부(100-2)로 형성되는 회전부(100);

풀리에 결합되어 회전력에 의한 발전을 수행하는 발전부(200);

하강 이동하는 상기 반구상체(5)의 내부로 물을 공급하는 물공급부(300) 및

상기 물탱크(1)의 내부를 지나 상승 이동하는 반구상체(5)들의 내부로 공기를 공급하는 공기공급부(400);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 물공급부(300)는,

상기 물탱크(1)의 물을 상기 반구상체(5)로 채우는 사이펀호스(11)로 구성될 수도 있다.

상기 반구상체(5)는,

승강 시에는 개방부가 하부를 향하고, 하강 시에는 개방부가 상부를 향상하도록 형성되며, 회전되지 않도록 상기 와이어(4)에 지지되도록 구성될 수 있다.

상기 물탱크(1)는, 하부에 상기 반구상체(5)가 물탱크(1) 내부로 유입되도록 하는 만곡안내부(1a-1)를 구비한 유입로(1a)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 반구상체(5)는, 직경이 최대가 되는 위치에서 반구상체의 측면보다 돌출되도록 외주면에 하나 이상의 윤활형 밴드로 형성되는 패킹(6)이 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 물탱크(1)는,

하부에 상기 반구상체(5)가 물탱크(1) 내부로 유입되도록 하는 만곡안내부(1a-1)를 구비한 유입로(1a)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 물탱크(1)는,

강우를 저장하는 강우저장조 또는 펌프에 의해 물을 물탱크(1)의 내부로 공급하는 물유입구(1c)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상술한 구성을 가지는 본 발명은, 고도의 기술력을 필요로 하지 않으며, 설치가 용이하고, 설치비용이 저럼하며, 설치 장소에 제약이 거의 없게 되어, 저비용으로 친환경적인 발전을 수행할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따르는 부력을 이용한 발전장치의 구성도.
도 2는 반구상체(5)의 상세 구성을 나타내는 도면.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

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. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 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. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따르는 부력을 이용한 발전장치(이하, "발전장치"라 함)의 구성도이고, 도 2는 반구상체(5)의 상세 구성을 나타내는 도면이다.

도 1과 같이, 상기 발전장치는 부력회전부(100-1)와 중력회전부(100-2)를 구비한 회전부(100), 발전부(200), 물공급부(300) 및 공기공급부(400)를 포함하여 구성된다.

상기 회전부(100)는, 물탱크(1)와 물탱크(1)의 상부 및 하부의 측부에 위치되는 한 쌍의 풀리(3)와 한 쌍의 풀리(3)에 걸쳐지는 와이어(4)들에 결합되는 다수의 반구상체(5)들을 포함하여 구성된다. 이때, 내부에 채워진 공기에 의해 물탱크(1) 내부의 물에 의한 부력에 의해 상승하는 부분이 부력회전부(100-1)로 되고, 중력에 의해 하강하는 부위가 중력회전부(100-2)로 된다.

물탱크(1)의 상부에는 트임부(1b)가 형성되고 저면에는 하단에 만곡 안내부(1a-1)가 있는 구상체(5)의 유입로(1a)가 형성된 구조로 내부에 물(10)이 채워지는 구조이다.

물탱크(1)의 일 측에 설치된 지지대(2)의 상하에는 풀리(3)의 축(2a)이 설치된다. 이 상하 풀리(3)를 연동시키는 와이어 벨트(4)에는 일정간격으로 다수의 구상체(5)가 흔들리지 않도록 고정 설치된다. 도 2의 경우, 상기 반구상체(5)들은 연결고리(5a)와 다수의 보조 와이어들에 의해 상하 반전되는 경우에도 기우어지지 않도록 벨트(4)에 결합 구성되는 것으로 도시하였다.

풀리(3)들에는 반구상체(5)들이 삽입되어 고정된 상태로 이동되도록 하는 호형 요입부(3a)가 형성될 수 있다.

상기 반구상체(5)는 내부가 빈 공실(5c)을 가지며, 반구상체(5)들의 외주면에는 반구상체(5)의 직경이 최대가 되는 위치의 측면보다 반구상체(5)의 측면에서 돌출되도록 하나 이상의 윤활형 밴드로 형성되는 패킹(6)이 호형 요입부(5b)에 끼움 결합된다. 윤활형 밴드로 형성되는 패킹(6)은 반구상체(5)가 유입로(1a)로 유입되는 경우 반구상체(5)와 유입로(1a)의 내측면 사이를 수밀되게 밀봉하며 윤활 특성에 의해 마찰력을 감소시키는 기능을 수행한다.

상기 발전부(200)는 상부 풀리(3)의 상부축(2a)에 끼움 설치된 체인기어(스프라켓)(7a)와 발전기(7)사이에는 변속체인기어(9)(9a)를 개재한 체인벨트(8)(8a)가 연결되어 구성된다.

상기 물공급부(300)는 강우를 저장하는 강우저장조 또는 펌프에 의해 물을 공급하는 펌프에 의해 물을 공급하는 물펌프부 중 어느 하나로 구성될 수 있다.

물공급부(300)가 강우를 저장하는 강우저장조로 형성되는 경우에는 강우를 저장하는 것에 의해 자연에 의해 생성된 물의 위치에너지를 발전에 이용할 수 있게 된다. 이 경우 물이 부족한 경우에는 펌프 등을 이용하여 물을 채울 수도 있다.

상기 물공급부(300)가 물펌프로 구성되는 경우에는 외부의 물을 펌프를 이용하여 반구상체(5)의 내부로 공급하도록 구성된다.

이와 달리, 상기 물탱크(1)의 물을 직접 반구상체(5)의 내부로 공급하도록 사이펀 호스(11)가 물탱크(1)에 더 설치될 수 있다.

상기 공기공급부(400)는 물탱크(1)의 하부에 설치되어 콤프레서 등을 이용하여 물탱크(1)의 내부에서 반구상체(5)들이 상승하는 경로로 공기를 분사하도록 구성된다.

상술한 구성의 발전장치는, 반구상체(5)들이 물탱크(1)의 공실(1-1)내에 담긴 물(10)속을 통과할 때는 공기공급부(400)를 통해 내부에 공기가 충진되어 물(10)에 의해 부력이 생기게 한다. 상기한 와이어 벨트(4)에 연결된 반구상체(5)가 물탱크(1)에서 벗어나서 타 측으로 하강할 때는 물공급부(300)를 통해 반구상체(5)의 공실(5c)로 물이 공급되어 물이 채워짐으로써 중력이 발생하여 상기한 부력에 의해 회전되는 와이어 벨트(4)에 가속력을 부가할 수 있게 한다. 와이어 벨트(4)에 연결된 다수의 구상체(5)가 물탱크(1)의 저면에 형성된 유입로(1a)를 통과할 때는 구상체(5)의 요입부(1b)에 끼움된 패킹(6)에 의해 수밀되게 하여 물탱크(1)의 물(10)이 누출되는 것을 최소화 시킨다. 이때, 윤활 밴드형 패킹(6)에 의해 유입로(1a)와 반구상체(5) 사이의 마찰력 또한 최소화한다.

상술한 구성의 발전장치는 전체 중력 에너지 중 일부를 구동을 위한 에너지로 사용하고 나머지의 중력 에너지를 발전을 위해 사용하도록 구동에너지를 최소화시킴으로써 자연법칙에 위배됨이 없이 저렴한 비용으로 효율적으로 발전을 수행할 수 있게 된다.

또한 상술한 발전장치는 부력에 더하여, 강우를 저장하여 발전을 수행하게 되므로, 자연의 위치에너지를 이용한 발전을 수행하게 되어 친환경적인 발전을 수행할 수 있도록 한다.

100: 회전부
100-1: 부력회전부
100-2: 중력회전부
1-물탱크 1-1-공실 1a-유입로
1a-1-만곡안내부 1b-트임부
1c-물 유입구 1d-물배출구 2-지지대
2a-축 3-풀리 3a-호형 요입부 4-와이어 벨트 5-반구상체(球狀體)
5a-연결고리 5b-호형 요입부 5c-공실 6-패킹 10-물
11-사이펀 호스
200: 발전부
7-발전기 7a-체인기어
8,8a-체인벨트 9,9a-변속체인기어
300: 물공급부
400: 공기공급부

Claims (7)

1. 다수의 반구상체(5)가 상부 풀리 및 하부 풀리로 구성된 한 쌍의 풀리(3)에 걸쳐져 회전되는 와이어 벨트(4)에 열을 이루며 연결되어 상승측은 물탱크(1)를 관통하며 부력에 의해 상승력을 제공받도록 부력회전부(100-1)로 형성되고, 하강측은 외부에서 공급되는 물이 채워져 하중에 의해 상기 물탱크(1) 외부에서 중력에 의한 하강력을 제공받아 반구상체(5)들이 연결된 와이어 벨트(4)를 풀리(3)를 축으로 하여 회전시키는 중력회전부(100-2)로 형성되는 회전부(100);
   풀리에 결합되어 회전력에 의한 발전을 수행하는 발전부(200);
   상기 물탱크(1)의 상측에 설치되어 상기 물탱크(1)의 물을 기압차와 중력을 이용해 하강 이동하는 상기 반구상체(5)로 채우는 사이펀호스(11);
   상기 상부 풀리 상측에 설치되고, 상부 풀리를 지나 하강 이동하는 상기 반구상체(5)의 내부로 물을 공급하는 물공급부(300); 및
   상기 물탱크(1)의 내부를 지나 상승 이동하는 반구상체(5)들의 내부로 공기를 공급하는 공기공급부(400);를 포함하되,
   상기 반구상체(5)는,
   승강 시에는 개방부가 하부를 향하고, 하강 시에는 개방부가 상부를 향하도록 형성되며, 회전되지 않도록 상기 와이어 벨트(4)에 지지되도록 구성되는 중력과 부력을 이용한 발전장치.
   
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4. 청구항 1에 있어서, 상기 물탱크(1)는,
   하부에 상기 반구상체(5)가 물탱크(1) 내부로 유입되도록 하는 만곡안내부(1a-1)를 구비한 유입로(1a)가 형성되는 중력과 부력을 이용한 발전장치.
   
5. 청구항 4에 있어서, 상기 반구상체(5)는,
   직경이 최대가 되는 위치에서 반구상체의 측면보다 돌출되도록 외주면에 하나 이상의 윤활형 밴드로 형성되는 패킹(6)이 결합되는 중력과 부력을 이용한 발전장치.
   
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