KR20070032984A

KR20070032984A - 중력 및 부력 발전

Info

Publication number: KR20070032984A
Application number: KR1020070021759A
Authority: KR
Inventors: 박종오
Original assignee: 박종오
Priority date: 2007-02-27
Filing date: 2007-02-27
Publication date: 2007-03-23

Abstract

본 발명은 중력과 부력을 이용하여 전기를 생산하는 장치이다.

원기둥 모양의 구조물 2개를 제작하여 2개의 구조물을 나란히 배치한다. 각각의 원기둥 안에 H빔 형태의 기둥 4개를 설치하고 여기에 기둥을 따라 위아래로 회전운동을 할 수 있게 체인을 연결하며 체인에는 일정한 간격으로 막대를 부착한다. 그리고 한쪽의 구조물에는 액체를 채우고 다른쪽의 구조물은 비워둔다.

막대가 부착된 곳마다 구형의 통을 투입하면 액체가 채워진 구조물의 구형의 통은 부력을 받아 상승하고 빈 구조물은 중력으로 하강한다. 액체가 채워진 구조물 쪽에서 위로 상승한 통을 상부이동장치가 빈구조물쪽으로 옮겨주고 이통은 빈구조물을 중력에 의해 내려온다. 이것을 하부이동장치가 액체가 채워진 구조물 밑으로 옮겨주면 다시 부력에 의해 상승한다. 이 운동을 발전기로 연결하면 중력 및 부력을 이용한 전기가 발생한다.

Description

중력 및 부력 발전{Generating Electricity by Gravity and Buoyancy}

도1 중력 및 부력발전 장치의 개략도

도2 부력이용장치를 수평으로 자른 것을 위에서 본 모습

도3 중력이용장치를 수평으로 자른 것을 위에서 본 모습

도4 하부이동장치 개략도

도5 막대 개략도

도6 체인 및 체인이 연결되는 기둥의 연결모습

2007년 2월 22일 중력 및 부력 발전(출원번호 10-2007-0017880)을 출원하였는데, 동 출원에서 개선할 여지가 있어 본 출원을 함.

2007년 2월 22일 출원에서는 부력이용장치가 이중원기둥 형태였으나, 이번에 단일 원기둥 형태로 개선하고 내부원기둥 대신 4개의 기둥을 설치하여 비용을 절감하였으며, 하부이동장치를 개선하였으며, 체인과 기둥이 잘 연결될 수 있도록 하였고 체인에 설치되는 막대를 장치에 더욱 적합하도록 하였다.

본 발명은 부력을 이용하여 전기를 생산하는 원기둥모양의 구조물로 내부에 액체가 채워져 있는 부력 이용 장치( [도면 1] 의 1), 부력에 의해 부력이용장치를 따라 올라간 구형의 통을 중력이용장치 위쪽으로 옮겨주는 상부이동장치( [도면 1] 의 2), 중력에 의해 전기를 생산하는 원기둥모양의 중력이용장치( [도면 1] 의 3), 중력에 의해 내려온 구형의 통을 부력 이용 장치 밑쪽으로 옮겨주는 하부이동장치( [도면 1] 의 4), 그리고 중력 및 부력에 의해 발생한 동력을 이용하여 전기를 생산하는 발전장치( [도면 1] 의 5)로 나눌 수 있다.

부력 이용 장치는 원기둥을 세워 놓은 형태이다. 부력 이용 장치를 원기둥 모양으로 만들면 각진 구조물에 비해 내부 액체의 압력을 골고루 분산시킬 수 있고, 외부의 충격에도 잘 견딜 수 있다. 원기둥( [도면 2] 의 1) 안에 H빔 형태의 4개의 기둥을 설치하고 이 기둥을 중심으로 위아래로 타원형형태의 회전을 할 수 있는 체인 4개를 적당한 간격으로 설치한다( [도면 2] 의 2). 이 기둥은 기둥의 맨 위 및 맨 아래를 H의 양쪽 I, I가 반원 또는 호모양으로 자연스럽게 연결되게 하여 체인이 기둥을 따라 돌 수 있게 한다. 이 기둥을 2개씩 서로 연결하고( [도면 2] 의 6), 기둥을 벽에도 고정하여( [도면 2] 의 7) 기둥을 단단하게 고정한다. 기둥은 바닥에는 고정하지 않고 바닥과 떨어져 있어야 한다. 이 기둥의 맨 위, 맨 아래에는 기어가 설치된다. 기둥 중간 중간에도 추가로 기어를 설치할 수 있다. 또한 일정한 높이 마다 체인 2개씩을 서로 겹치지 않게 가운데를 약간 구부린 막대( [도면 2] 의 3, [ 도면 5] )로 연결한다. 막대는 구형의 통과 직접 접촉하므로 고무 등으로 완충장치를 설치한다. 막대는 원기둥 중심 쪽 체인에는 위로 볼록한 모습으로 원기둥 벽 쪽의 체인에는 아래로 볼록한 모습으로 회전할 수 있도록 설치한다. 그리고 체인에 막대가 설치된 곳마다 구형의 통( [도면 2] 의 4) 을 하나씩 배치한다. 체인과 막대는 가볍고 내구성 내마모성이 강하고 녹이 슬지 않는 소재로 제조한다. 부력에 의해 구형의 통이 상승할 때 체인이 회전하게 되는데 체인이 일정한 속도로 회전할 수 있도록 속도조절장치를 부착한다.

상부이동장치( [도면 1] 의2) 는 부력이용장치를 통해 위로 올라간 구형의 통을 중력이용장치 위쪽으로 옮겨주는 장치이다. 이것은 하나의 구조물에 가지가 뻗어 나온 형태이며 각 가지의 끝에는, 발이 셋이상 달린 구형의 통 고정 장치를 부착하여 이것을 오므려서 부력이용장치위에 도달한 구형의 통을 들어 올린 후 중력이용장치위로 움직여서 이것을 벌려서 구형의 통을 중력이용장치위에 내려놓는다. 구형의 통과 직접 접촉하는 발에는 고무 등으로 완충작용을 할 수 있도록 한다. 부력이용장치 하나와 중력이용장치 하나를 세트로 설치한 경우에는 하나의 가지가 필요하며, 2개의 세트가 설치된 경우에는 2개의 가지가 필요하다. 그리고 부력이용장치 2개사이에 중력이용장치 1개를 넣어 세트로 설치한 경우에는 하나의 가지가 각각의 부력이용장치를 오가면서 구형의 통을 중력이용장치위로 옮길 수도 있다. 다만 가장 적합한 것은 하나의 부력이용장치와 하나의 중력이용장치를 한 개의 세트로 하여 이를 상부이동장치를 중심으로 수개를 원형으로 배치하여 각 세트마다 하나의 가지를 설치하고 이것이 회전 또는 왕복운동하면서 구형의 통을 이동시키는 것이 비용면에서 경제적이고 상부이동장치 및 이의 지지대에도 힘이 골고루 분산되 므로 무리를 주지 않을 것이다.

중력이용장치( [도면 3] )는 원기둥형태( [도면 3] 의 1) 의 장치로서 상부이동장치에 의해 부력이용장치로부터 옮겨온 구형의 통을 아래로 내려주면서 전기를 발생시키는 장치이다. 중력이용장치의 원기둥은 곳곳에 구멍을 내어 공기가 순환되도록 하여 원기둥 내부가 청결하고 건조한 상태로 유지되며, 고장 시 용이하게 수리할 수 있도록 하고 구형의 통이 하강 시 공기의 흐름이 원활하여 중력이 최대한 발휘되도록 한다. 이 장치에는 원기둥 안에 H빔 형태의 4개의 기둥을 설치하고 이 기둥을 중심으로 위아래로 타원형형태의 회전을 할 수 있는 체인 4개를 적당한 간격으로 설치한다( [도면 3] 의 2). 이 기둥을 2개씩 서로 연결하고( [도면 3] 의 6), 기둥을 벽에도 고정하여( [도면 3] 의 7) 기둥을 단단하게 고정한다. 이 기둥의 맨 위, 맨 아래에는 기어가 설치된다. 기둥 중간중간에도 추가로 기어를 설치할 수 있다. 또한 일정한 높이 마다 체인 2개씩을 서로 겹치지 않게 가운데를 약간 구부린 막대( [도면 3] 의 3, [ 도면 5] )로 연결한다. 이때 원기둥 중심 쪽 체인에는 아래로 볼록한 모습으로 원기둥 벽 쪽의 체인에는 위로 볼록한 모습으로 회전할 수 있도록 설치한다. 구형의 통과 직접 접촉하는 막대에는 고무 등으로 완충작용을 할 수 있도록 한다. 그리고 체인의 막대가 설치된 곳마다 구형의 통( [도면 3] 의 4) 을 하나씩 배치한다. 또한 중력에 의한 체인의 운동이 구형의 통의 자연낙하 속도가 아닌 일정한 속도로 일어날 수 있도록 속도 조절 장치를 설치한다.

하부이동장치는 중력이용장치를 통하여 내려온 구형의 통을 다시 부력이용장치 밑으로 옮겨주는 장치이다. 이는 [도면4] 와 같은 형태인데 1은 구형이 통을 부 력이용장치 쪽으로 보내기 위해 대기하는 공간이다. 1과 중력이용장치 사이에는 차단장치 2가 설치된다. 3은 1에 있는 구형의 통을 4로 밀어서 옮겨주는 장치이다. 1 내부는 액체를 11위치까지 채워 구형의 통이 1내부로 떨어질 때 완충작용을 할 수 있도록 하고, 11로 완충작용이 완전치 않으므로 1의 바닥에 12와 같이 탄성이 좋은 고무 등으로 완충장치를 설치한다. 3으로 밀 때 1과 4사이에는 차단장치 5가 열리고 2는 차단된 상태이다. 공간 4도 공간 1과 같은 높이의 액체가 들어있다. 이것은 구형의 통과 4의 바닥면과의 마찰을 줄여주는 완충작용을 한다. 4와 부력이용장치 사이에는 6의 차단 장치를 사용하는데 이는 양쪽 끝에 지지대가 설치되고 가운데를 여닫을 수 있는 형태로 한다. ―자형이 아닌 지붕모양(∧)이 되게 하여 부력이용장치 하부의 높은 액체압에 잘 견딜 수 있고 구형의 통이 가운데로 잘 배출될 수 있도록 한다. 그리고 4의 위쪽에 외부 공기를 유입할 수 있는 장치 7을 설치하고 7과 4사이에 차단장치 8을 설치한다. 4의 밑에는 수중모터나 외부모터 등의 동력에 의해 작동되는 팬이 달려 있는데, 이는 4안에 있는 구형의 통을 밖으로 배출할 때 4 내부로 액체를 넣어 주며, 통 배출 후에는 다시 4안의 액체를 밖으로 배출한다. 10은 4 내부와 외부의 액체를 차단해준다. 이 장치의 작동원리는 중력이용장치에서 내려온 구형의 통이 1에 도착하면 2가 닫히고 5가 열린다. 3으로 밀어서 구형의 통을 4로 옮기면 5가 닫힌다. 이때 8이 닫히고 10이 열리며, 9의 팬이 회전하여 4 외부의 액체를 4 내부로 들여보내면서 4내부의 압력이 외부의 액체압과 같아지면 6이 열린다. 구형의 통이 배출되면 6이 닫히고 9는 반대로 회전하여 4안의 액체를 밖으로 배출하기 시작할 때 8이 열린다. 이때 7을 통해 외부의 공기가 들어온다. 4안의 액체가 높이 11까지 도달하면 9는 회전을 멈추고 10이 닫히고 8이 닫힌다. 그리고 다시 1에서 구형의 통이 4로 공급된다. 이러한 운동이 반복되면서 하부 이동장치는 중력이용장치를 통하여 내려온 구형의 통을 부력이용장치로 이동시켜 원활하게 모든 장치가 연결될 수 있게 한다.

발전장치는 부력이용장치 및 중력이용장치를 통해 얻어진 힘으로 발전기를 구동시켜 전기를 얻는 장치이다.

부력이용장치를 통하여 상승하고 중력이용장치를 이용하여 내려오는 통은 구형으로 제작한다.

전체의 작동원리는 부력이용장치와 중력이용장치의 체인에 부착된 막대들이 설치된 곳마다 구형의 통을 하나씩 배치한다. 이때 중력 및 부력에 의해 체인이 움직이지 않도록 고정하여 놓는다. 부력이용장치에 액체( [도면2] 의 8)를 채운다. 액체는 비중이 높은 것으로 한다. 물은 비중이 높고 쉽게 구할 수 있어 발전소에서는 물을 사용하고, 선박 등에 설치하고자 할 때에는 작은 부피의 시설로 많은 전기를 얻어야 하므로 비중이 더 높은 액체를 사용하는 것이 좋다. 액체를 채우면 구형의 통이 떠올라 체인에 설치된 막대에 밀착되어 있게 된다. 체인 고정장치를 풀면 부력이용장치를 통하여 구형의 통이 위로 상승하고 이때 통을 떠오르게 하는 부력이 막대에 의해 체인에 전달되고 이는 다시 발전기에 전달되어 전기를 생산한다. 부력이동장치위에 도달한 구형의 통은 상부이동장치에 의해 중력이용장치로 옮겨지고 중력이용장치를 통하여 아래로 내려오는데 이때 작용하는 중력이 막대를 통하여 체인에 전달되고 이는 발전기에 전달되어 전기를 생산한다. 중력이용장치 하부에 도달한 구형의 통은 하부이동장치에 의해 부력이용장치 밑으로 옮겨지고 이는 다시 부력이용장치를 통해 위로 올라간다. 이러한 과정을 반복하면서 부력 및 중력을 이용하여 전기를 생산한다.

본 발명은 부력 및 중력을 이용하여 전기를 생산하는 기출원 발명(출원번호:10-2007-0017880, 2007.02.22)을 개량한 것으로 부력이용장치를 이중 원기둥 구조에서 단일 원기둥 형태로 바꾸고 대신 H빔 형태의 기둥을 설치하여 체인의 회전을 안정적으로 원활히 하도록 하였고 비용을 절감하였으며, 체인에 부착하는 막대의 형태를 개선하여 구형의 통을 부력이용장치 및 중력이용장치의 가운데로 자연스럽게 유도할 수 있게 하였고, 하부이동장치의 완충장치를 보완하고, 부력이용장치로 배출하는 것을 피스톤운동이 아닌 팬의 회전으로 인한 액체의 유, 출입으로 가능하도록 하여 조작을 쉽게 하고 에너지의 소모를 줄였다.

Claims

부력이용장치의 원기둥 형태의 제조 방법.

H빔 형태의 기둥의 맨 위 및 맨 아래 끝을 H의 양쪽 I, I가 반원(또는 호)모양으로 자연스럽게 연결되게 하여 체인이 기둥을 따라 운동할 수 있게 하는 기둥 제조 방법.

원기둥의 4곳에 H빔 형태의 기둥 4개를 밑이 바닥에 닿지 않게 설치하고 이것들을 2개씩 서로 겹치지 않게 연결하고( [도면2] 의 6), 벽면에 연결하여( [도면2] 의 7) 단단히 고정하는 방법.

체인을, H빔 형태의 기둥을 감싸는 모양으로 제조하여 안정되게 회전하게 하는 방법( [도면6] 의 1, [도면6] 의 3).

체인과 H빔 형태의 기둥사이에 베어링 등( [도면6] 의 4)을 설치하여 회전시 마찰을 줄이고 체인의 운동을 원활하게 하는 방법.

부력이용장치내의 막대를 원기둥 중심쪽에서는 위로 볼록하게 원기둥 벽쪽에서는 아래로 볼록한 형태로 회전운동 할 수 있도록 설치하는 방법 및 중력이용장치내의 막대는 원기둥 중심쪽에서는 아래로 볼록하게 원기둥 벽쪽에서는 위로 볼록한 형태로 회전운동 할 수 있도록 설치하는 방법.

체인에 부착되는 가운데를 약간 구부린 막대( [도면5] ) 및 이를 체인에 연결하는 연결장치( [도면5] 의 2).

구형의 통과 직접 접촉하는, 막대( [도면5] ) 및 상부이동장치( [도면1] 의 2)에서 구형의 통을 움켜잡는 부분 등에 고무 등으로 완충장치를 하는 방법.

체인의 운동을 발전기로 연결하기 위해 H빔 형태의 기둥의 맨 위쪽, 맨 아래쪽에 기어 등을 설치하는 방법.
[도면 4] 의 11과 같이 4안에 액체를 일정 높이까지 유지시켜 구형의 통이 중력이용장치에서 떨어져 내릴 때 완충작용을 하게 하고 4로 이동시에도 물에 뜬 상태로 이동하게 하여 바닥과의 마찰을 피하고 적은 힘으로 옮길 수 있게하는 방법.

[도면 4] 의 1 내부의 액체로 완충작용이 부족한 경우 [도면 4] 의 12처럼 고무 등 탄성이 좋은 재질로 2차 완충작용을 할 수 있는 것을 설치하는 방법.

[도면 4] 의 9에 팬을 달아 4안으로 액체를 유입시켜 구형의 통을 배출하거나, 4안의 액체를 밖으로 배출하는 방법.

[도면 4] 의 4안으로 액체유입을 차단하는 차단장치 10을 설치하는 방법.

중력이용장치 하부에 도달한 구형의 통을 차단장치 [도면 4] 의 2를 개방하여 1로 들여보내고, 2가 닫힌 후 차단장치 5가 열리고 3으로 1내부에 있는 구형의 통을 4로 밀어 옮기며, 5가 닫히고 8이 닫히며 10은 열리고 팬을 회전하여 4밖의 액체를 내부로 유입시키고 6을 열어 4안의 구형의 통을 부력이용장치로 배출하고 6이 닫힌다. 9가 반대로 회전하여 4안의 액체를 밖으로 배출하기 시작하면 8이 열린다. 7을 통해 외부 공기가 들어오고 4안의 액체가 11의 높이가 되면 9는 회전을 멈추고 10은 닫힌다. 다시 1에서 4로 구형의 통이 공급되는 과정이 반복되는 하부이 동장치 작동방법.