KR20090009351A - 부력발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부력발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압축 공기를 주입 및 배출함에 따라 부력체에 발생하는 부력 및 하강력을 이용하여 전기에너지를 생산하는 부력발전장치에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명은, 물이 유입되거나 배출되는 통로인 물유입실(110), 압축공기의 주입 또는 배출로써 내부에 보관되는 물의 부피가 조절되는 물보관실(130), 상기 물보관실(130)에 공기를 주입시키거나 배출시키기 위해 밸브가 구비되는 공기밸브실(140), 압축공기를 저장하는 압축공기실(160), 공기가 채워지는 공기실(170), 상기 구성들(110, 130, 140, 160, 170)을 지지하기 위한 부력체 구조틀(190), 상기 압축공기실(160)에 압축공기를 공급하는 공기압송수단(50), 상기 부력체 구조틀(190)의 측면에 수직으로 부착되는 랙(191), 주입 및 배출되는 공기의 흐름으로 프로펠러를 회전시켜 발전하는 기력발전기(30, 40, 41), 및 유입 및 배출되는 물의 흐름으로 프로펠러를 회전시켜 발전하는 수력발전기(20)로 이루어는 부력체(100)와; 상기 부력체(100)의 측면을 따라 수직으로 세워지고, 해수 바닥면에 지지되는 다수의 지주(210), 상기 부력체(100)의 랙(191)에 맞물리어 회전하는 피니언(221)으로 회전 동력을 얻는 피니언부(220), 상기 피니언(221)의 저속회전을 고속회전 운동으로 변환하는 회전가속부(230), 상기 회전가속부(230)에 의하여 변환된 고속 회전력으로 발전하는 부력발전기(10)로 이루어지는 부력체가이드구조물(200);을 포함하여 구성된다.
상기와 같은 구성으로, 환경오염원을 배출하는 화석연료를 사용하지 않으면서도 대규모 부지를 확보할 필요가 없어 친환경적으로 자연생태계를 보존하면서 전기를 생산할 수 있다. 또한, 본 발명은, 부가적인 시설물을 갖출 필요 없이 소정의 수심을 갖는 물이 있는 곳에 용이하게 설치할 수 있는 발전장치이다.
부력, 발전, 물, 압축공기

Description

부력발전장치{ELECTRICITY GENERATING APPARATUS USING BUOANCY}
본 발명은 부력발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압축 공기를 주입 및 배출함에 따라 부력체에 발생하는 부력 및 하강력을 이용하여 전기에너지를 생산하는 부력발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 전기를 생산하기 위한 발전장치로는, 화력 및 원자력과 같이 채취한 화석연료로부터 얻어지는 에너지를 이용한 발전장치와, 수력 및 조력과 같이 자연 현상으로 발생하는 물의 낙차 에너지를 이용한 발전장치 등이 있다. 하지만, 화력 및 원자력을 이용한 발전장치는 그 재료가 되는 화석연료의 자원고갈 문제점과 발전장치의 가동으로 야기되는 환경오염 문제점 등이 있어, 화력 및 원자력을 대체할 수 있는 대체에너지에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
특히, 화석연료를 이용한 발전은 지구 온난화의 원인으로 지적되는 온실가스를 배출하므로, 온실가스를 규제하는 쿄토의정서를 준수하기 위해서 추가적인 온실가스 배출권을 구입하거나 온실가스 저감수단을 강구해야하는 2차적인 문제점도 갖고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결할 수 있는 발전장치로서, 기상현상으로 발생하는 풍력 에너지 및 태양에서 발산되어 지구에 도달하는 태양열 에너지를 이용한 발전장치와, 아직 미완성된 핵융합 발전장치 등이 있다. 하지만, 풍력 및 태양열을 이용한 발전장치는 대규모 부지를 확보해야하는 어려움과 입지조건의 제한성 등으로 인하여 일부 지역에서만 설치되고 있으며, 기상현상에 따라 발전량이 편중되어 부하변동에 신속하게 대응할 수 없을 뿐만 아니라 가동효율도 저조하여 경제성이 매우 낮은 실정이다. 또한 핵융합 발전장치는 설계상 어려움으로 아직 실용화되지 못하고 계속해서 연구되고만 있다.
상기 문제점을 해결할 수 있는 부력을 이용한 종래의 발전장치로서 한국공개특허공보 제10-2001-0079105호 "부력과 중력을 이용한 발전장치" 는, 도크에 해수를 유입시키고 배수시키는 반복 과정에서 발생하는 부구의 상하운동을 회전운동으로 변환하여 발전하는 방법을 제시하였다. 하지만, 상기 종래기술은 대용량 발전을 위해서 대규모 도크가 시설되어야 하며, 물을 유입시키기 위한 수로 및 물을 배수시키기 위한 배수로가 별도로 설치되어야 하는 어려움이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은, 채취된 화석연료를 사용하지 않아 온실가스와 같은 환경 오염원을 발생하지 않으며, 화석연료가 고갈되어도 발전을 중단할 염려가 없는 반영구적인 부력발전장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 소정의 수심을 갖는 해수 또는 호수 등에 용이하게 설치할 수 있어, 발전장치를 설치할 수 있는 입지 조건에 크게 구애받지 않으며, 별도의 도크 및 수로와 같은 부가적인 시설물이 필요치 않아 시설하기 용이한 부력발전장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 자연법칙인 만유인력 및 부력을 이용하여 발전하므로 기상현상에 제약받지 않고, 발전량을 용이하게 조절하여 부하변동에 신속하게 대처할 수 있는 부력발전장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 소정의 수심을 갖는 물에 띄워 설치되며, 부력으로 상승 및 하강 동작하여 전기를 생산하는 부력발전장치에 있어서,
물이 유입되거나 배출되는 통로를 구비하는 물유입실(110); 부력체(100)가 상승 운동할 때에 공기가 주입되면서 물이 배출되고 부력체(100)가 하강 운동할 때에 공기가 배출되면서 물이 유입되는 물보관실(130); 상기 물보관실(130)에 공기를 주입시키거나 배출시키기 위해 밸브가 구비되는 공기밸브실(140); 압송되는 압축공 기가 저장되는 압축공기실(160); 부력을 발생시키기 위해 공기가 채워지는 공기실(170); 상기 구성들(110, 130, 140, 160, 170)을 지지하기 위한 부력체 구조틀(190); 상기 부력체 구조틀(190)의 상부면에 설치되어 상기 압축공기실(160)에 압축공기를 공급하는 공기압송수단(50); 상기 부력체 구조틀(190)의 측면에 수직으로 부착되는 랙(191);을 포함하는 부력체(100)와;
상기 부력체(100)의 측면을 따라 수직으로 세워지고, 해수 바닥면에 지지되는 다수의 지주(210); 상기 부력체(100)의 랙(191)에 맞물리어 회전하는 피니언(221)으로 회전 동력을 얻는 피니언부(220); 상기 피니언(221)의 저속회전을 고속회전 운동으로 변환하는 회전가속부(230); 상기 회전가속부(230)로 변환된 고속 회전으로 발전하는 부력발전기(10);를 포함하는 부력체가이드구조물(200);
을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 부력체(100)는,
유입되거나 배출되는 물의 흐름으로 프로펠러를 회전시켜 발전하는 수력발전기(20)가 설치되는 수력발전실(120); 상기 물보관실(130)에 유입되는 공기의 흐름으로 프로펠러를 회전시켜 발전하는 기력발전기가 설치되는 공기주입발전실(150); 상기 물보관실(130) 내부로부터 배출되는 공기의 흐름으로 프로펠러를 회전시켜 발전하는 기력발전기가 설치되는 공기배출발전실(180);
를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
따라서, 상기 설명한 바와 같이 본 발명은, 온실가스와 같은 환경 오염원을 전혀 배출하지 않는 친환경적인 발전장치이며, 연료고갈 문제에 구애받지 않는 반영구적인 발전장치이다.
또한, 본 발명은, 용지 확보가 어려운 내륙에 대규모 부지를 확보할 필요가 없으며, 별도의 도크 및 수로와 같은 부가적인 시설물을 설치하지 않고 소정의 수심을 갖는 해수 또는 호수 등에 용이하게 시설할 수 있다.
또한, 본 발명은, 자연법칙인 만유인력 및 부력을 이용하여 발전하므로 강우량, 바람, 일조량 등의 기상현상에 제약받지 않고 주기적으로 발전이 가능하며, 다수의 발전장치를 연동함으로써 원하는 발전량을 지속적으로 제공할 수 있고, 부하변동에 신속하게 대처하며 발전량을 용이하게 조절할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다. 첨부된 도면들에서 구성에 표기된 참조번호는, 다른 도면에서도 동일한 구성을 표기할 때에 가능한 한 동일한 참조번호를 사용하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 부력발전장치에 있어서, 부력체(100)의 상승 동작시 정면 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 부력발전장치의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 부력발전장치의 상부 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 부력발전장치에 있어서, 부력발전기(10)의 동력전달부를 나타내는 사시도이다.
상기 도 1 내지 도 4에 의하면, 본 발명의 실시 예에 따른 부력발전장치는,
물유입구(111)를 통하여 물이 유입되거나 배출되는 통로이며, 부력체(100)의 하부에 설치되는 다수의 물유입실(110);
상기 물유입실(110)의 상부에 설치되어, 상기 물유입실(110)에 연결된 물유입관(121)이 내부로 관통되고, 상기 물유입관(121)을 통해 유입되거나 배출되는 물의 흐름을 프로펠러의 회전동력으로 변환하여 수력발전기(20)에 의해 발전이 이루어지는 수력발전실(120);
상기 수력발전실(120)의 상부에 설치되어, 상기 물유입관(121)을 통해 물이 유입되거나 배출되며, 부력체(100)가 상승 운동할 때에 공기가 유입되면서 물이 배출되고, 부력체(100)가 하강 운동할 때에 공기가 배출되면서 물이 유입되는 물보관실(130);
상기 물보관실(130)의 상부에 설치되어, 상기 물보관실(130)에 연결된 공기배출관(143)과 공기주입관(144)이 관통되고, 상기 공기배출관(143)에 설치된 공기배출밸브(141)로 상기 물보관실(130)로부터 배출되는 공기를 차단할 수 있고, 상기 공기주입관(144)에 설치된 공기주입밸브(142)로 상기 물보관실(130)에 주입되는 공기를 차단할 수 있는 공기밸브실(140);
상기 공기밸브실(140)의 상부에 설치되어, 상기 공기주입관(144)이 관통되고, 상기 공기주입관(144)을 통해 주입되는 공기의 흐름을 프로펠러의 회전동력으로 변환하여 제1기력발전기(30)로 발전을 하는 공기주입발전실(150);
상기 공기주입발전실(150)의 상부에 설치되며, 상기 공기주입관(144)을 통해 상기 물보관실(130)에 공기를 주입하기 위해 압축공기가 저장되는 압축공기실(160);
상기 압축공기실(160)의 상부에 설치되며, 부력체(100)의 상부면이 해수면 아래로 잠기지 않도록 하는 부력 중에서 일부량의 부력을 발생시키기 위한 공기실(170);
상기 공기실(170) 사이에 설치되며, 상기 물보관실(130) 내부로부터 공기배출관(143)을 통해 배출되는 공기의 흐름을 프로펠러의 회전운동으로 변환하여 발전하는 제2기력발전기(40)가 설치되는 공기배출발전실(180);
상기 구성들(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180)을 지지하기 위한 부력체 구조틀(190);
상기 부력체(100)의 상부면에 설치되며, 상기 압축공기실(160)과 공기압송 관(161)으로 연결되어 상기 압축공기실(160)에 압축공기를 공급하는 공기압송수단(50);
상기 부력체 구조틀(190)의 측면에 수직으로 부착되는 다수의 랙(191);
을 포함하는 부력체(100)와;
상기 부력체(100)의 측면을 따라 수직으로 세워지고, 해수 바닥면에 지지되는 다수의 지주(210);
해수면(1) 위로 소정의 높이에 위치하며 상기 지주(210)에 각각 설치되고, 상기 부력체(100)의 랙(191)에 맞물리어 회전하는 피니언(221)의 동력을, 피니언축지지부(223)로 지지되어 회전하는 피니언축(222)으로 전달하는 피니언부(220);
상기 피니언축(222)에 고정되어 회전하는 원동기어축(231)의 회전속도를 증가시켜 종동회전축(232)의 회전력으로 전달하는 다단의 기어로 구성되며, 상기 다수의 피니언부(220)에 각각 설치되는 회전가속부(230);
상기 회전가속부(230)에 의해 증가된 회전속도를 갖는 상기 종동회전축(232)의 회전력으로 발전하는 부력발전기(10);
를 포함하는 부력체가이드구조물(200);
를 포함하여 구성된다.
상기 부력발전장치에 있어서, 전기를 생산하는 발전기는,
상기 부력체(100)의 상승 또는 하강 동작시 상기 랙(191)의 상승 또는 하강 운동으로 회전하는 상기 피니언(221)의 회전으로 발전하는 부력발전기(10);
상기 수력발전실(120)을 관통하는 상기 물유입관(121)에 설치되어, 상기 물보관실(130)로 유입되거나 배출되는 물의 흐름으로 프로펠러를 회전시켜 발전하는 수력발전기(20);
상기 공기주입발전실(150)을 관통하는 상기 공기주입관(144)에 설치되어, 상기 압축공기실(160)로부터 상기 물보관실(130)로 주입되는 공기의 흐름으로 프로펠러를 회전시켜 발전하는 제1기력발전기(30);
상기 공기배출발전실(180)을 관통하는 상기 공기배출관(143)에 설치되어, 상기 물보관실(130)에서 대기로 방출되는 공기의 흐름으로 프로펠러를 회전시켜 발전하는 제2기력발전기(40);
상기 부력체(100)의 상부면에서 상기 공기배출관(143)의 배출구에 설치되어, 상기 공기배출관(143)을 통해 대기로 최종 방출되는 공기의 흐름으로 프로펠러를 회전시켜 발전하는 제3기력발전기(41);
로 이루어진다.
상기 도 1에서와 같이, 상기 물보관실(130), 공기주입발전실(150) 또는 압축공기실(160)은 각각 다수개로 고정 적층되어 구성될 수 있다. 또한, 상기 공기실(170) 또는 공기배출발전실(180)은 각각 다수개로 이루어질 수 있다.
상기 물유입실(110), 수력발전실(120), 물보관실(130), 공기밸브실(140), 공 기주입발전실(150), 압축공기실(160), 공기실(170) 및 공기배출발전실(180)은, 높은 수압에 견디면서도 내부 공간 대비 소요 자재의 부피면에서 효율적인 원통형 구조로 제작되는 것이 바람직하며, 서로 적층되면서 고정되거나 상호 연결되는 구조로 이루어진다.
상기 부력체(100)의 상승과 하강 운동은 상기 물보관실(130) 내부에 채워지는 해수의 양으로 결정되며, 상기 물보관실(130) 내부 해수의 양은 상기 물유입실(110)의 물유입구(111)는 발전중에는 항시 열려있으므로 상기 공기주입밸브(142) 및 공기배출밸브(141)의 개폐동작에 따라 조절된다.
상기 물유입구(111)는, 본 발명에 의한 발전장치를 운용함에 있어 발전을 일시적으로 중단하여 점검을 실시할 수 있도록 미도시된 개폐장치를 구비함이 바람직하다. 즉, 상기 공기주입밸브(142) 및 공기배출밸브(141)의 개폐동작을 멈추어 부력체의 상승/하강 동작을 중단시키고 상기 미도시된 개폐장치를 닫은 후에, 상기 부력체(100) 내부의 각 구성에 대한 점검을 실시한다.
상기 부력체(100)의 상승 속도는, 상기 공기배출밸브(141)가 닫힌 상태에서 상기 공기주입밸브(142)의 열림 정도와, 상기 압축공기실(160) 내부의 공기 압력 정도에 따라 결정되고, 상기 부력체(100)의 하강 속도는, 상기 공기주입밸브(142)가 닫힌 상태에서 상기 공기배출밸브(141)의 열림 정도에 따라 결정된다. 따라서, 발전 전력을 조절하기 위해서 상기 부력발전장치는, 상기 공기주입밸브(142), 공기 배출밸브(141)를 제어하는 미도시된 제어장치를 더 구비함이 바람직하다.
상기 부력체가이드구조물(200)의 지주(210)는, 상기 부력체(100)가 치우치는 것을 방지하며 원활한 상승 및 하강 동작이 이루어지도록 다수의 가이드롤러(240)를 구비함이 바람직하다. 또한, 상기 부력체(100)가 하강 동작하여 바닥면에 닿지 않도록 완충 역할을 하는 완충재(250)를 해수 바닥면에 설치하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 부력체(100)의 하강 동작시 정면 단면도이다. 상기 도 5는, 물유입실(110) 내부에 공기를 보관하는 도 1과는 다르게, 상기 물유입실(110) 내부에 물을 보관함을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 부전발전장치를 이용한 발전방법을 나타내는 순서도이다.
상기 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 부력발전장치의 발전방법은,
상기 도 1에서와 같이 부력체(100)가 상승한 상태이고 공기주입밸브(142)가 닫혀 있는 상태에서, 공기배출밸브(141)를 여는 단계(S110);
물유입구(111)를 통해 물보관실(130)로 해수(2)가 유입되면서, 부력체(100)의 하중으로 상기 부력체(100)가 해수(2) 바닥면으로 하강하기 시작하는 단계(S120);
상기 부력체(100)가 하강함에 따라 상기 물유입구(111)를 통해 유입되는 물의 흐름을 이용하여 수력발전기(20)로 발전하고, 상기 물보관실(130)로 유입되는 물의 압력으로 배출되는 상기 물보관실(130) 내부의 공기 흐름을 이용하여 제2기력발전기(40) 및 제3기력발전기(41)로 발전하고, 하강하는 부력체(100)에 설치된 랙(191)에 맞물려 회전하는 피니언(221)의 회전력을 이용하여 부력발전기(10)로 발전하는 단계(S130);
상기 도 5와 같이 상기 물보관실(130) 내부에 해수가 채워지면, 상기 부력체(100)의 하강 동작을 멈추도록 상기 공기배출밸브(141)를 닫으며, 상기 (S130)단계에서 이루어지던 전기 발전을 일시 멈추는 단계(S140);
상기 (S140)단계에서 상기 부력체(100)의 하강 동작이 멈추면 공기주입밸브(142)를 여는 단계(S150);
공기압송수단(50)에 의해 압축공기실(160)로 압송된 고압의 압축공기가 상기 물보관실(130)에 주입되기 시작하고, 상기 물보관실(130)에 채워진 해수가 주입된 공기의 압력으로 상기 물유입구(111)를 통해 배출되기 시작하며, 상기 부력체(100)가 상승하기 시작하는 단계(S160);
상승하는 상기 부력체(100)에 설치된 상기 랙(191)에 맞물려 회전하는 피니언(221)의 회전력을 이용하여 부력발전기(10)로 발전하고, 상기 물보관실(130)로 주입되는 공기의 압력으로 상기 물유입구(121)를 통해 배출되는 물의 흐름을 이용하여 상기 수력발전기(20)로 발전하고, 상기 압축공기실(160)로부터 공기주입관(144)을 통해 상기 물보관실(130)로 주입되는 공기의 흐름을 이용하여 상기 제1 기력발전기(30)로 발전하는 단계(S170);
상기 물보관실(130)이 공기로 채워져서 상기 부력체(100)의 상승 동작이 멈추면, 상기 공기주입밸브(142)를 닫으며, 상기 (S170)단계의 발전 과정을 일시 멈추는 단계(S180);
로 이루어진다.
또한, 본 발명의 부력발전장치는, 상기 (S180)단계를 수행하고 다시 상기(S110)단계로 이동하여, 상기 부력체(100)의 상승 및 하강 동작을 반복 실행하며 발전을 한다.
상기 (S170)단계에서, 부력발전기(10)를 가동시키는 피니언(221)의 회전방향과, 수력발전기(20)를 가동시키는 물유입관(121) 내부의 프로펠러의 회전방향은, 상기 (S130)단계에서의 회전방향과 다르게 역회전하므로, 상기 부력발전기(10) 및 상기 수력발전기(20)의 원동기는 정역 변환이 가능하도록 구성하거나, 상기 발전기(10, 20)를 역회전에서도 발전이 가능하도록 구성하여야 하며, 이는 일반적인 종래 기술로서 구현될 수 있으므로 본 설명에서는 생략한다.
또한, 상기 (S130)단계 및 (S170)단계에서, 발전기를 가동시키기 위해서는 원동기의 회전속도가 소정의 값에 도달해야 하므로, 상기 부력체(100)가 상승 또는 하강 운동을 시작하는 초기 단계에서 상기 부력체(100)의 상승속도 또는 하강속도 를 상기 소정의 값으로 유지시킨 후에 발전기를 가동시키는 것이 바람직하다.
상기 (S130)단계에서, 상기 공기주입밸브(142)는 닫혀 있으므로 상기 공기압송수단(50)을 가동하여 상기 압축공기실(160) 내부의 공기를 소정의 압력으로 미리 유지키므로서, 상기 (S170)단계에서의 상기 공기압송수단(50)의 부담을 분산시킬 수 있다.
상기 도 6을 참조하면, 본 발명에 의한 부력발전장치는 부력체(100)가 상승 운동 후 다시 하강 운동으로 바뀌는 시점과, 하강 운동 후 다시 상승 운동으로 바뀌는 시점에서 발전이 잠시 멈춰진다. 따라서, 생산되는 발전전력이 중간에 끊어지지 않고 지속적으로 이어지게 하기 위해서, 다수의 부력발전장치를 연접되게 설치하여 상기 각 부력발전장치들의 멈춤 시간이 서로 다르게 운영하는 것이 바람직하다.
이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 부력발전장치에 있어서, 부력체의 상승 동작시 정면 단면도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 부력발전장치의 측면도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 부력발전장치의 상부 평면도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 부력발전장치에 있어서, 부력발전기의 동력전달부를 나타내는 사시도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 부력체의 하강 동작시 정면 단면도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 부전발전장치를 이용한 발전방법을 나타내는 순서도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 해수면 2 : 해수
10 : 부력발전기 20 : 수력발전기
30 : 제1기력발전기 40 : 제2기력발전기
41 : 제3기력발전기 50 : 공기압송수단
100 : 부력체 110 : 물유입실
111 : 물유입구 120 : 수력발전실
121 : 물유입관 130 : 물보관실
140 : 공기밸브실 141 : 공기배출밸브
142 : 공기주입밸브 143 : 공기배출관
144 : 공기주입관 150 : 공기주입발전실
160 : 압축공기실 161 : 공기압송관
170 : 공기실 180 : 공기배출발전실
190 : 부력체 구조틀 191 : 랙
200 : 부력체가이드구조물 210 : 지주
220 : 피니언부 221 : 피니언
222 : 피니언축 223 : 피니언축지지부
230 : 회전가속부 231 : 원동기어축
232 : 종동회전축 240 : 가이드롤러
250 : 완충재

Claims (5)

  1. 소정의 수심을 갖는 물에 띄워 설치되며, 부력으로 상승 및 하강 동작하여 전기를 생산하는 부력발전장치에 있어서,
    물이 유입되거나 배출되는 통로를 구비하는 물유입실(110); 부력체(100)가 상승 운동할 때에 공기가 주입되면서 물이 배출되고, 부력체(100)가 하강 운동할 때에 공기가 배출되면서 물이 유입되는 물보관실(130); 상기 물보관실(130)에 공기를 주입시키거나 배출시키기 위해 밸브가 구비되는 공기밸브실(140); 압송되는 압축공기가 저장되는 압축공기실(160); 부력을 발생시키기 위해 공기가 채워지는 공기실(170); 상기 구성들(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180)을 지지하기 위한 부력체 구조틀(190); 상기 부력체 구조틀(190)의 상부면에 설치되어 상기 압축공기실(160)에 압축공기를 공급하는 공기압송수단(50); 상기 부력체 구조틀(190)의 측면에 수직으로 부착되는 다수의 랙(191);을 포함하는 부력체(100)와;
    상기 부력체(100)의 측면을 따라 수직으로 세워지며, 해수 바닥면에 지지되는 다수의 지주(210); 상기 부력체(100)의 랙(191)에 맞물리어 회전하는 피니언(221)으로 회전 동력을 얻는 피니언부(220); 상기 피니언(221)의 저속회전을 고속회전 운동으로 변환하는 회전가속부(230); 상기 회전가속부(230)로 변환된 고속 회전으로 발전하는 부력발전기(10); 를 포함하는 부력체가이드구조물(200);
    을 포함하여 구성되는 부력발전장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 부력체(100)는,
    유입되거나 배출되는 물의 흐름을 회전운동으로 변환하여 발전하는 수력발전기(20)가 설치되는 수력발전실(120); 상기 물보관실(130)에 주입되는 공기의 흐름을 회전운동으로 변환하여 발전하는 제1기력발전기(30)가 설치되는 공기주입발전실(150); 상기 물보관실(130) 내부로부터 배출되는 공기의 흐름을 회전운동으로 변환하여 발전하는 제2기력발전기(40)가 설치되는 공기배출발전실(180);을 더 포함하여 구성되고,
    상기 부력체(100)의 상부면에는, 제2기력발전기(40)를 거쳐 대기중으로 배출되는 공기의 흐름을 회전운동으로 변환하여 발전하는 제3기력발전기(41)를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 부력발전장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 물보관실(130), 공기주입발전실(150), 압축공기실(160), 공기실(170) 또는 공기배출발전실(180)은,
    각각 다수개로 구성됨을 특징으로 하는 부력발전장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항에 있어서,
    상기 부력발전장치는 다수개가 연접하여 설치되고,
    상기 다수개의 부력발전장치들은, 상승운동 후 다시 하강 운동으로 바뀌는 시점 또는 하강 운동 후 다시 상승 운동으로 바뀌는 시점이 서로 다르게 동작하는 것을 특징으로 하는 부력발전장치.
  5. 물이 유입되거나 배출되는 물보관실(130)과, 상기 물보관실(130)에 공기를 주입시키기 위한 공기주입밸브(142)와 배출시키기 위한 공기배출밸브(141)가 구비되는 공기밸브실(140)과, 압축공기를 공급하는 공기압송수단(50)과, 부력체(100)의 측면에 수직으로 부착되는 랙(191)을 포함하는 부력체(100)와; 상기 부력체(100)의 측면을 따라 수직으로 세워지고, 해수 바닥면에 지지되는 다수의 지주(210)와, 상기 부력체(100)의 랙(191)에 맞물리어 회전하는 피니언(221)으로 회전 동력을 얻는 피니언부(220)와, 상기 피니언(221)의 회전을 이용하여 발전하는 부력발전기(10)를 포함하는 부력체가이드구조물(200);을 이용한 부력발전방법에 있어서,
    부력체(100)가 상승한 상태이고 공기주입밸브(142)가 닫혀 있는 상태에서, 공기배출밸브(141)를 여는 단계(S110);
    물보관실(130)로 해수가 유입되면서, 부력체(100)가 해수 바닥면으로 하강하기 시작하는 단계(S120);
    유입되는 물의 흐름으로 수력발전하고, 상기 물보관실(130)로부터 배출되는 공기 흐름으로 기력발전하고, 부력체(100)에 고정된 랙(191)에 맞물려 회전하는 피니언(221)의 회전력으로 발전하는 단계(S130);
    상기 물보관실(130) 내부에 해수가 채워지면, 상기 공기배출밸브(141)를 닫는 단계(S140);
    상기 (S140)단계에서 상기 부력체(100)의 하강 동작이 멈추면 공기주입밸브(142)를 여는 단계(S150);
    압축공기가 상기 물보관실(130)에 주입되기 시작하고, 상기 물보관실(130)에 채워진 해수가 배출되기 시작하며, 상기 부력체(100)가 상승하기 시작하는 단계(S160);
    상기 부력체(100)에 고정된 상기 랙(191)에 맞물려 회전하는 피니언(221)의 회전력을 이용하여 부력발전기(10)로 발전하고, 상기 물보관실(130)로부터 배출되는 물의 흐름으로 수력발전하고, 상기 물보관실(130)로 주입되는 공기의 흐름으로기력발전하는 단계(S170);
    상기 물보관실(130)이 공기로 채워져서 상기 부력체(100)의 상승 동작이 멈추도록 상기 공기주입밸브(142)를 닫는 단계(S180);
    를 포함하여 이루어지는 부력발전방법.
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