KR20090035830A - 부력을 이용한 발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발전시 필요한 동력원을 자연 에너지에서 얻으며, 구동이 안정적으로 수행될 수 있도록 한 부력을 이용한 발전장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 장치는: 수조의 내측에 다수의 버킷이 형성된 컨베이어 유닛이 일정궤도로 설치되고, 그 컨베이어 유닛이 부력에 의해 버킷으로 투입되고 수조 내에서 상승하는 부력체에 의하여 따라 일정궤도로 구동될 때, 그에 연결된 제너레이터에서 전력을 생산하도록 되어 있다.
부력, 발전, 부력체, 버킷, 컨베이어, 제너레이터

Description

부력을 이용한 발전장치{Generating apparatus using buoyancy}
본 발명은 발전장치에 관한 것으로, 특히 부력을 이용하여 동력 내지 전력을 발생시키며 이 때 장치의 구동이 보다 안정적으로 수행되도록 한 발전장치에 관한 것이다.
자연현상 또는 자연법칙 등을 이용하는 발전장치는 태양열, 풍력, 조력, 수력 등의 자연에너지원을 활용하게 된다. 특히 이와 같은 발전장치는 현대사회에서 석유, 석탄, 원자력 등의 에너지원이 고갈될 경우를 대비하여 그 발전에 대한 관심이 집중되고 있다. 실제로 생활의 편의 중심을 지향하는 현대 사회에서 석유, 원자력 등의 에너지원의 사용이 급증함에 따라 지구상에 잔류하는 그 에너지원이 점점 소진되고 있으며, 환경 오염이 심각한 실정이기 때문에 자연에너지원의 활용은 더욱 시급해지는 실정이다.
이와 같은 자연에너지원은 인력에 의해 조절되지 않기 때문에 이와 같은 자 연현상과 유사한 형태의 에너지원을 이용하여 발전장치를 제안하기에 이르렀다. 이러한 대표적인 발전장치로 부력을 이용하여 전력을 발생시키는 장치가 제안되었다.
대한민국 특허출원 제2006-8668호(이하, 기 출원발명1), 대한민국 특허출원 제2007-15792호(이하, 기 출원발명2), 대한민국 특허출원 제2007-48037(이하, 기 출원발명3)은 각각 부력체가 수중에서 수면으로 상승하는 원리를 이용하여 전력을 생성하는 기술을 제안하고 있다.
상기 기 출원발명1은 다수의 부구를 수중에서 수면으로 상승시킨 후, 상승된 부구를 낙하시켜 이 중력에 의해 터빈이 회전되면, 그 회전력에 의해 발전을 수행하도록 구성된 것이다. 그러나 상기와 같은 기 출원발명1은 부구의 낙하력에 의해 회전력을 얻게 되지만, 이와 같은 부구는 부력을 얻기 위해 대단히 가벼운 재질의 것을 사용하기 때문에 발전효율이 대단히 낮은 단점이 노출된다. 특히, 상기 부구를 수중으로 이송시키고 수면에서 외부로 이송시키기 위해 적용되는 실린더 등의 기구는 장치를 복잡하게 할 뿐만 아니라 생산되는 전력 중 일부를 사용해야 하기 때문에, 이는 발전효율을 더욱 낮추게 되는 결과를 야기하게 된다.
상기 기 출원발명2는 다수의 공기통이 수중에서 상승될 때의 부력이 공기통과 연결된 체인을 유동시키고, 체인의 유동에 의해 발전을 수행할 수 있도록 구성된 것이다. 그러나 상기 기 출원발명2는 공기통이 체인을 유동시켜 순수 부력에 의해 발전을 수행하기는 하지만 수면으로 상승된 공기통을 환원위치로 낙하시키기 위 한 지점으로 이송하기 위한 구성이 복잡하다. 특히, 공기통을 다시 물이 저수된 수조로 이송시키기 위한 별도의 동력구성 및 공기통을 수조 내로 이동시키기 위한 2중의 수문도 별도의 동력구성으로 구현하게 되어 발전되는 전력을 분할함에 따른 발전효율 저하 및 더욱 복잡하게 구성되는 결점이 노출된다.
상기 기 출원발명3은 다수의 부구를 흡사 체인과 같이 연결하여 회전축에 걸고, 일부 구간이 수조를 통과하며 수중의 부력에 의한 회전력을 발생시켜 발전을 수행하도록 구성된 것이다. 그러나 상기 기 출원발명3은 흡사 체인과 같이 연결된 부구(피스톤 기구공)가 수조의 하측에서 상측으로 상승할 때 수조를 관통하기 때문에 물의 유출을 방지하기 위하여 실린더와 피스톤 링이 설치된다. 이와 같은 구성에 의해 상기 부구가 실린더를 통과할 때 피스톤 링과 실린더 내벽과의 마찰력 및 물의 수압에 의한 높은 부하가 발생되기 때문에 전력효율이 극히 낮은 문제점이 발생되며, 장기간 사용시 피스톤 링의 마모에 의해 물이 유출되어 불안정한 장치구성을 갖는 문제점이 야기된다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술들의 제반 문제점을 해결하기 위해 발명한 것이다. 즉, 본 발명은 부력에 의해 전력을 발생시키기 위한 구성이 보다 단순화되며, 발전을 수행할 때 발생되는 부하 요인이 최소화되도록 하여 높은 발전효율을 얻을 수 있는 발전장치를 제공함에 그 목적이 있다.
대 용량의 발전을 얻기 위하여 동력원이 큰 부력을 이용하여야 하므로 수조의 높이가 높아야하는데 수조 하부에 높은 수압으로 인한 부력체 공급시 많은 동력이 필요하다. 본 발명은 다량의 부력체를 공급하기 위하여 보다 안정적이며 자연의 원리를 이용하여 적은 동력으로 부력체를 수조 하부에 안정적으로 공급할 수 있도록 한 발전장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 발전장치는: 물이 저수되는 수조와; 상기 수조의 하측에 부력체를 부력으로 버킷에 투입하는 투입조와, 외부에 부력체를 회수, 저장, 공급하는 부력체 저장조와, 부력체 저장조에서 다수의 부력체를 공급받아 균압과 자연낙하로 내부에 물이 충전되면 부력체를 상기 투입조로 공급하는 부력체 공급조를 포함한 부력체 공급부와; 부력체 공급부의 물을 회수 저장하는 1차수조와, 부력체 공급조로 물을 자연낙하로 공급하며 상기 수조의 수위를 일정하게 유지시키는데 필요 한 물을 공급하는 2차수조와, 1차수조에서 2차수조로 물을 이송하는 이송펌프와, 2차수조에서 상기 수조의 수위를 일정하게 유지시키기 위한 물 공급펌프를 포함하는 물 공급부와; 상기 수조의 내측에 다수의 버킷이 형성된 컨베이어 유닛이 일정궤도로 설치되고, 상기 컨베이어 유닛의 하측이 부력체 공급부의 부력체 공급지점에 위치되어 부력체 공급부에서 배출되는 부력체가 버킷에 투입되도록 하며, 상기 컨베이어 유닛을 구성하는 축과 제너레이터에 동력전달 가능하게 연결되어, 부력체의 상승에 따라 컨베이어 유닛이 구동될 때 제너레이터에서 전력을 생성하도록 구성된 발전 구동부를 포함하여 이루어진다.
상기 수조에는 부력체가 상승되는 구간과 부력체를 공급받기 위해 복귀하는 구간의 사이에 수류유도부재가 설치되어 컨베이어 유닛의 구동에 따른 수류를 형성하도록 구성된다.
상기 부력체 공급부는 부력체 공급조와 부력체 저장조가 형성되며, 상기 부력체 저장조는 수조의 일측에 위치되도록 배치되어 수조에서 수면으로 상승하여 낙하되는 부력체를 수거하여 재공급하도록 구성된다. 또한, 상기 부력체 투입조는 수조의 바닥면에 설치되어 부력체 공급조에서 배출되는 부력체를 컨베이어 유닛의 버킷까지 안내하는 가이드 부재를 포함하여 구성된다.
또한 부력체 투입조에 부력체를 연속적으로 공급하기위하여 부력체 저장조와 부력체 공급조에는 다수의 자동밸브가 설치되어 부력체 공급조에서 부력체를 공급, 보충을 단속적으로 공급할 수 있도록 고안되어있다.
이 때, 상기 부력체는 내부에 공기가 충진된 고무 또는 합성수지 재질의 구체이다. 특히, 상기 버킷은 컨베이어 유닛의 구동에 따른 물의 부하를 최소화하기 위해 진행방향 반대 측으로 돌출된 라운드 또는 절곡 형태의 망식으로 형성된다.
상기 물 공급부는 부력체 공급조의 물을 자연 낙하로 회수하는 1차수조와, 1차수조의 물을 부력체 공급조로 자연 낙하로 물을 공급 할 수 있는 높이에 설치된 2차수조, 1차수조에서 2차수조로 이송시키는 이송펌프와, 2차수조에서 상기 수조의 수위를 일정하게 유지시키는 공급펌프와, 상기 부력체 공급조와 1, 2차수조 및 펌프들이 배관 연결된 상태에서 부력체 공급조로 물의 공급 및 배수를 단속하기 위해 설치된 다수의 밸브를 포함하여 구성된다.
이상에서와 같이 본 발명은, 전력을 생성하기 위한 구성이 보다 단순화되어 제작비용 및 제작 시간을 절감하게 된다. 또한, 본 발명은 부력을 갖는 부력체가 수면으로 상승된 후 원위치 복귀될 때 자유낙하 되어 장치의 부하요인으로 작용되지 않게 됨으로써 보다 높은 발전효율을 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 부력체가 수조에 투입될 때 수조 하부의 물 공급탱크에서 물과 함께 투입되어 물이 외부로 유출될 우려가 해결되어 장치가 보다 안정적으로 구동됨으로써 사용 신뢰도를 확보할 수 있는 효과를 얻게 된다.
상기와 같인 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 발전장치의 전체구성 개념도, 도 2는 본 발명에 의한 발전장치의 전체구성 측단면도, 도 3은 본 발명에 의한 발전장치의 전체구성 정단면도, 도 4 - 10은 발전장치의 동작도, 도 11은 발전장치 중 부력구동지점의 도면, 도 12는 본 발명에 의한 발전장치 중 발전 구동부에 관한 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 의한 발전장치는 수조(1), 부력체 공급부(40), 발전 구동부(50), 물 공급부(60)로 이루어진 기본 구성을 갖는다. 본 실시 예에서 수조(1)에 저수되는 물은 순수한 물 또는 부력체(B)의 부력을 최대화하기 위한 기타의 액체를 포괄하여 지칭한다. 또한, 본 실시 예에서 상기 부력체(B)는 내부에 공기 또는 부력이 높은 기타 가스가 충진 된 고무 또는 합성수지 재질의 구(球)체로 된 공으로 표현한다.
상기 부력체 공급부(40)는 부력체 저장조(2)가 설치되고, 수조(1)의 하측에 부력체 투입조(3)가 설치되며, 부력체 투입조(3) 하측에 부력체 공급조(4,5)와 이 를 연결되는 연통부위에 부력체 충전밸브(15,17)와 공급밸브(16,18), 에어 배출밸브(13,14), 균압밸브(33,34)를 포함한다.
상기 부력체 공급조(4,5)는 부력체 투입조(3)의 하측에 설치되어 부력체 투입조(3)의 내부와 다수의 부력체(B)가 통과되도록 연통 형성된다. 특히, 상기 부력체 공급조(4,5)는 부력체(B)를 부력체 투입조(3)의 내부로 배출시키기 위해 내부에 물을 충진할 수 있도록 구성된다.
또한 이를 단속하는 부력체 공급밸브(16,18)는 상기 수조(1)의 수압에 의하여 물의 누설이 없도록 상부로 개폐하는 구조이며, 다량의 부력체(B)가 통과 할 수 있는 구조이어야 한다. 이와 같은 부력체 공급조(4,5)는 외부에서 부력체(B)를 공급받기 위해 일측에 부력체 저장조(2)가 설치되며, 이를 단속하는 부력체 충전밸브(15,17)는 상기 수조(1)의 수압에 의하여 물의 누설이 없도록 하부로 개폐하는 구조이며, 다량의 부력체(B)가 통과할 수 있는 구조이어야 한다. 이 부력체 저장조(2)는 부력체(B)가 수중에서 부력에 의해 수면으로 떠오른 후 수조(1)에서 낙하되면 이를 수집하기 위해 구성된 것으로, 부력체 저장조(2)는 수조(1)의 부력체(B)가 낙하되는 일측의 벽면에 근접되어 설치된다.
또한, 상기 부력체 공급부(40)는 수조(1)의 내부에 형성된 가이드 부재(21)를 포함한다. 상기 가이드 부재(21)는 수조(1)의 바닥면에 설치되어 부력체 공급 조(4,5)에서 배출되는 부력체(B)를 안내 이동하도록 한 구성이다.
상기 물 공급부(60)는 부력체 공급조(4,5) 하측에 설치된 1차수조(6), 부력체 공급조(4,5) 상부에 설치된 2차수조(7), 배관 연결된 펌프(19,20), 그리고 각 배관에 설치된 자동밸브(8,9,10,11,12)를 포함하여 구성된다.
상기 1차수조(6)는 부력체 공급조(4,5)와 배관으로 연결되어 부력체 공급조(4,5)의 물을 자연 배수시키도록 하기 위한 구성이다. 상기 자동밸브(8)는 부력체 공급조(4,5)의 교체 운전시에 수위를 같게 하므로 부력체 공급조에 물을 공급하는 동력을 최소화한다. 상기 자동밸브(9,11)는 부력체 공급이 끝난 부력체 공급조(4,5)의 물을 1차수조(6)로 자동 배출시키는 역할을 하며, 상기 자동밸브(10,12)는 2차수조(7)의 물을 부력체 공급조(4,5)에 부력체가 충전이 완료되면 부력체 공급조(4,5)에 물을 자연적으로 공급하는 역할을 한다. 이 때, 상기 자동밸브(8,9,10,11,12)는 신속하게 배출 공급이 가능한 구조로 되어야 하며, 누설이 없는 구조의 자동밸브가 적용됨이 바람직하다. 또한 물 이송펌프(20)는 1차 수조(6)의 물을 2차 수조(7)로 이송하는 역할을 하며, 물 공급펌프(19)는 상기 수조(1)의 수위를 일정하게 유지시키는 역할을 한다.
상기 발전구동부(50)는 버킷(31)을 포함하는 컨베이어 유닛(27)과, 컨베이어 유닛(27)과 동력전달 가능하게 연결되어 전력을 발전시키는 제너레이터(22)를 포함 한다.
상기 컨베이어 유닛(27)은 수조(1)의 상, 하로 길이방향이 되도록 벨트(25)를 걸고, 벨트(25)의 외면에 부력체(B)가 투입되는 버킷(31)이 일정간격마다 장착되어 구성된다. 특히, 상기 벨트(25)를 일정한 궤도가 형성되도록 걸어두기 위해 수조(1)의 상측 외부와 하측 내부에는 축(30)과, 축(30)에 장착되며 벨트(25)가 걸어지는 휠(28)이 결합되어 구성된다. 이 때, 상기 휠(28)은 스프로킷, 풀리 등 벨트(25)가 걸어질 수 있는 다양한 구성을 적용할 수 있다.
즉, 상기 컨베이어 유닛(27)은 상·하로 길이방향을 갖는 벨트(25)의 일측구간이 상승되고 타측구간이 하강되는 구성으로, 벨트(25)의 상승은 버킷(31)에 부력체(B)가 투입된 후 부력에 의해 수행되도록 한 구성이며, 그 반대측 벨트(25) 구간은 버킷(31)이 부력체(B)의 공급위치로 복귀되도록 한 구성이다. 특히, 이와 같은 구성에서 상기 버킷(31)이 복귀되는 측의 벨트(25)에는 장력을 조절하기 위한 장력조절부(29)가 설치되며, 이 장력조절부(29)는 벨트(25)가 걸어지는 휠(28)과, 휠(28)을 회전시키기 위한 축(30)이 수조(1)의 외부에서 좌, 우 또는 상, 하 등의 일정방향으로 왕복 이동할 수 있도록 설치되어 구성된다.
상기 제너레이터(22)는 수조(1)의 하측에 설치된 컨베이어 유닛(27)의 축(30)이 수조(1) 외부로 돌출되어 휠(24)이 설치되어 동력전달이 가능하도록 연결되어 구성된다. 이 때, 상기 동력전달 가능하도록 하기 위한 구성으로 상기 축(30) 에 연결된 휠(24)과 제너레이터(22)는 체인, 스프로킷 또는 벨트, 풀리 등의 구성에 의해 구현되며, 축(30)이 수조(1) 외부로 돌출되는 구간에 수조(1)의 물이 외부로 유출되지 않는 구조이어야 한다.
이와 같이 구성된 발전장치는 컨베이어 유닛(27)의 구동이 보다 원활히 수행되도록 하기 위해 수조(1)의 내부에 수류유도부재(26)가 설치되어 구성된다. 이 수류유도부재(26)는 컨베이어 유닛(27)의 벨트(25) 내측, 즉 벨트(25)의 상승구간과 하강구간의 사이에 상, 하로 길이방향을 가지며 형성된 격벽형태로 형성된다. 이와 같은 수류유도부재(26)는 벨트(25)의 궤도회전에 의해 형성된 수류가 구동 완료되는 시점까지 유지되도록 하기 위한 구성이다.
또한, 본 발명의 발전장치는 버킷(31)이 컨베이어 유닛(27)의 구동에 따른 물의 부하를 최소화하기 위한 형태로 형성된다. 이를 위해 상기 버킷(31)은 벨트(25)의 회전에 의해 버킷(31)이 진행되는 방향측으로 라운드 또는 절곡되어 돌출되도록 망식으로 형성된다.
특히, 상기와 같은 발전장치의 구성에서 발전을 수행하기 위한 동력원인 부력체(B)의 수조 내 공급을 증가시키기 위해 버킷(31)을 다수 설치한다. 특히, 부력체 공급부(40)의 설치개수가 증가됨에 따라 상기 수조(1)의 크기가 증가되며, 발전구동부의 컨베이어 유닛(27) 등의 크기가 확장되어야 함은 당연하다.
도 4 내지 도 10을 참조하여, 상기와 같이 구성된 발전장치의 전력생성과정을 설명하면 다음과 같다. 부력체 공급조(4)에서 부력체 공급밸브(18)가 열리면서 부력체(B)가 부력체 투입조(3)로 부력에 의해 공급된다. 이때 그 이외의 각종 밸브(8,10,11,12,13,14,16,17,33,34)는 잠겨있어야 한다. 다만, 부력체 저장조(2)에서 충전밸브(15)가 열리면서 부력체(B)가 신속하게 유입되며, 이때 부력체 공급조(5)의 물을 1차수조(6)로 배출하기 위하여 물배출 자동밸브(9)는 열려 있어야 한다(도 4 참조).
부력체 공급조(5)에 부력체(B)의 충전이 완료되면 물배출 자동밸브(9)와 부력체 충전밸브(15)는 닫히고 부력체 공급조(5)의 공기를 배출시키는 밸브(13)는 열려 부력체 공급조(5)에 물의 공급이 원활하도록 하며, 물의 유출을 방지하기 위하여 부력체 저장조(2) 하부에 연결한다. 1차수조(6)의 물은 이송펌프(20)에 의해서 2차 수조(7)로 이송되어진다(도 5 참조).
부력체 공급조(4)의 부력체(B)가 공급이 완료되면 부력체 공급밸브(18)이 닫히고 균압밸브(33)와 부력체 공급밸브(17)가 열려 부력체 공급조(4)의 물이 부력체 공급조(5)로 이동하여 수위가 같아지면 균압밸브(33)는 닫히고 물공급 자동밸브(10)가 열려 2차수조(7)의 물이 자연낙하로 부력체 공급조(5)로 공급되어진다. 또한 부력체 공급조(4)의 잔여 물은 물배출 자동밸브(11)가 열려 물이 배출되므로 부력체(B)가 자연적으로 부력체 공급조(4)로 충전되어 진다(도 6 참조).
부력체 공급조(5)에 물 보충이 완료되면 물공급 자동밸브(10)와 에어 배출밸브(13)가 닫히고 부력체 공급조(5)의 수압이 수조(1)의 수압과 동압이 되도록 균압밸브(34)이 열린 후 부력체 공급밸브(16)가 열려 부력체 공급조(5)의 부력체(B)가 부력체 투입조(3)로 신속하게 부력에 의하여 공급되게 된다. 부력체 공급밸브(16)의 동작에너지를 줄이고 밸브의 무리한 동작을 피하므로 밸브의 자동도 원활하게 하기 위하여 수조(1)와 부력체 공급조(5)사이에 균압밸브(34)를 설치하였다(도 7 참조).
부력체 공급조(4)에 부력체(B)의 충전이 완료되면 물배출 자동밸브(11)와 부력체 충전밸브(17)는 닫히고 에어 배출밸브(14)는 열리게 된다. 물 이송펌프(20)는 1차수조(6)의 물을 2차수조(7)로 이송하며, 물 공급펌프(19)는 수조(1)에서 부력체(B)가 부력체 저장조(2)로 배출되는 체적의 양 만큼의 물을 수조(1)에 보충하므로 수조(1)의 수위를 일정하게 유지하여 부력의 동력을 일정하게 발생할 수 있도록 하므로 일정한 동력을 생산하게 된다(도 8 참조).
부력체 공급조(5)의 부력체(B)가 공급이 완료되면 부력체 공급밸브(16)는 닫히고 균압밸브(34)와 부력체 충전밸브(15)가 열려 부력체 공급조(5)의 물이 부력체 공급조(4)로 이동하여 수위가 같아지면 균압밸브(34)는 닫히고 물공급 자동밸 브(12)가 열려 2차수조(7)의 물이 자연낙하로 부력체 공급조(4)로 공급되어진다. 또한 부력체 공급조(5)의 잔여물은 물배출 자동밸브(9)가 열려 물이 배출되므로 부력체(B)가 자연적으로 부력체 공급조(5)로 충전되어 진다(도 9 참조).
부력체 공급조(4)에 물 보충이 완료되면 물공급 자동밸브(12)와 에어 배출밸브(14)가 닫히고 부력체 공급조(4)의 수압이 수조(1)의 수압과 동압이 되도록 균압밸브(33)가 열린 후 부력체 공급밸브(18)가 열려 부력체 공급조(4)의 부력체(B)가 부력체 투입조(3)로 신속하게 부력에 의하여 공급되게 된다. 부력체 공급밸브(18)의 동작에너지를 줄이기 위하고 밸브의 무리한 조작을 피하여 밸브의 자동도 원활하게 하기 위하여 수조(1)와 부력체 공급조(4) 사이에 균압밸브(33)를 설치하였다(도 10 참조).
이와 같은 과정은 수조(1) 내부에서 부력체(B)가 가이드 부재(21)를 통해 모두 공급되기 이전에 미리 수행되어야 하는 과정이며, 이를 위해 부력체(B)의 개수 및 부력체 투입조(3), 부력체 공급조(4,5) 및 벨트(25)의 회전 속도, 수조(10)의 크기 등이 설계시 고려되어야 한다. 당연하게, 부력체(B)가 각각의 버킷(31)에 투입되는 개수가 증가 될수록 동력은 증가하게 된다.
상기의 동작을 반복하면서 필요한 양의 부력체(B)를 부력체 투입조(3)으로 공급하여 부력체 투입조(3)의 안내 가이드(21)를 통하여 컨베어 유닛(27)의 벨 트(25)에 장착된 버킷(31)으로 부력체(B)를 투입하여 부력체(B)의 부력의 힘으로 컨베어 유닛(27)이 상부로 직선 이동을 하여 상·하 축(30)에 연결된 휠(28)에 의하여 궤도회전을 시작하게 된다(도 11 참조).
이와 같이 벨트(25)가 궤도회전되면 하부의 축(30)과 휠(28)도 회전되며, 상기 축(30)의 회전에 의해 제너레이터(22)와 벨트(23) 연결되어 동력을 전달하는 변속 휠(24)이 구동되어 동력전달이 가능하게 연결된 제너레이터(22)가 회전하면서 전력을 생성하게 된다(도 12 참조).
상기와 같은 과정에서, 수조(1) 내부의 수중에서 버킷(31)을 상측으로 밀며 상승된 부력체(B)가 수면에 다다르면 수조(1)의 외측으로 밀려나며 낙하되는데, 이 때, 수조(1)의 벽면에 근접된 부력체 저장조(2)에 부력체(B)가 수집되어 부력체(B)의 재공급을 수행할 수 있게 된다.
이 때, 증가된 발전용량을 얻기 위해 상기 수조(1)의 높이와 부력체(B)의 1회 버킷(31)의 투입 개수와 컨베이어 유닛(27)의 벨트(25) 속도를 결정하여 발전 구동부(50)의 변속비를 결정하며, 이를 기초로 부력체 공급부(40)의 용량과 물 공급부(60)의 용량을 결정한다. 특히 부력체 공급조(4)는 일측의 것에 대한 부력체(B) 공급이 완료되면 타측의 부력체 공급조(5)가 부력체(B) 공급을 수행하고, 그 사이에 일측의 부력체 공급조(4)에서 부력체(B)의 재공급을 준비하는 과정을 수행 할 수 있도록 함이 바람직하다.
한편, 본 발명에서 상기 부력체 충전밸브(15,17)는 부력체 공급조(4,5)로 다량의 부력체(B)가 신속하게 이동하기 위하여 밸브의 크기가 커야 하며 부력체 충전밸브(15,17) 차단 시 물이 부력체 공급조(4,5)로 누설될 소지가 많으므로 수조(1)의 수압의 힘으로 누설이 되지 않도록 하기 위하여, 밸브(15,17)의 개폐 방향이 부력체 공급조(4,5)에서 닫히는 구조이다. 마찬가지로, 부력체 공급밸브(16,18)는 부력체 투입조(3)로 다량의 부력체(B)가 신속하게 이동하기 위하여 밸브의 크기가 커야 하며 부력체 공급밸브(16,18) 차단 시 물이 부력체 공급조(4,5)로 누설될 소지가 많으므로 수조(1)의 수압의 힘으로 누설이 되지 않도록 하기 위하여, 밸브의 개폐 방향이 수조(1)에서 닫히는 구조이다.
도 1은 본 발명에 의한 발전장치의 전체구성 개념도.
도 2은 본 발명에 의한 발전장치의 전체구성 측단면도.
도 3은 본 발명에 의한 발전장치의 전체구성 정단면도.
도 4 내지 도 10은 본 발명에 의한 발전장치의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 11은 본 발명에 의한 발전장치 중 부력 구동지점에 관한 도면.
도 12는 본 발명에 의한 발전장치 중 발전 구동부에 관한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1. 수조 2. 저장조
3. 투입조 4,5. 공급조
6. 1차수조 7. 2차수조
21. 가이드 부재 22. 제너레이터
25. 벨트 26. 수류유도부재
27. 컨베이어 유닛 31. 버킷

Claims (8)

  1. 물이 저수되는 수조와;
    상기 수조의 하측에 부력체를 부력으로 버킷에 투입하는 투입조와, 외부에 부력체를 회수, 저장, 공급하는 부력체 저장조와, 부력체 저장조에서 다수의 부력체를 공급받아 균압과 자연낙하로 내부에 물이 충전되면 부력체를 상기 투입조로 공급하는 부력체 공급조를 포함한 부력체 공급부와;
    부력체 공급부의 물을 회수 저장하는 1차수조와, 부력체 공급조로 물을 자연낙하로 공급하며 상기 수조의 수위를 일정하게 유지시키는데 필요한 물을 공급하는 2차수조와, 1차수조에서 2차수조로 물을 이송하는 이송펌프와, 2차수조에서 상기 수조의 수위를 일정하게 유지시키기 위한 물 공급펌프를 포함하는 물 공급부와;
    상기 수조의 내측에 다수의 버킷이 형성된 컨베이어 유닛이 일정궤도로 설치되고, 상기 컨베이어 유닛의 하측이 부력체 공급부의 부력체 공급지점에 위치되어 부력체 공급부에서 배출되는 부력체가 버킷에 투입되도록 하며, 상기 컨베이어 유닛을 구성하는 축과 제너레이터에 동력전달 가능하게 연결되어, 부력체의 상승에 따라 컨베이어 유닛이 구동될 때 제너레이터에서 전력을 생성하도록 구성된 발전 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 발전장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수조에는, 부력체가 상승되는 구간과 부력체를 공급받기 위해 복귀하는 구간의 사이에 수류유도부재가 설치되어 컨베이어 유닛의 구동에 따른 수류를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 발전장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 부력체 공급부는, 부력체 저장조가 수조의 일측에 위치되도록 배치되어 수조에서 수면으로 상승하여 낙하되는 부력체를 수거하여 재공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 발전장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 부력체 공급부는, 수조의 바닥면에 설치되어 부력체 공급조에서 배출되는 부력체를 컨베이어 유닛의 버킷까지 안내하는 가이드 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 발전장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 부력체 공급부는: 부력체 투입조의 하부에 설치되고 부력체 저장조의 부력체를 중력에 의하여 공급조에 자동충전하는 부력체 충전밸브와, 공급받은 부력체를 부력체 투입조로 부력의 힘으로 이동시키기 위하여 물을 충전시키는 물공급 자동밸브와, 충전이 자연압으로 되도록 하기 위하여 공기를 배출시켜주는 에어 배출밸브와, 부력체를 부력체 투입조로 공급하는 부력체 공급밸브와, 상기 부력체 공급밸브 작동시 수조와 부력체 공급조의 수압을 같게 하기 위한 균압밸브를 포함하 는 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 발전장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 부력체 충전밸브는 밸브의 개폐 방향이 부력체 공급조에서 닫히는 구조이며, 부력체 공급밸브는 밸브의 개폐 방향이 수조에서 닫히는 구조로 구성된 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 발전장치.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 한 항에 있어서,
    상기 물 공급부는: 부력체 공급조의 물이 자연낙하로 신속하게 배출되도록 부력체 공급조 하부에 1차수조가 설치되고 물배출 자동밸브(9,11)가 설치되며, 부력체 공급조로 물 공급시 자연낙하로 신속하게 공급될 수 있는 높이에 2차수조가 설치되고 물공급 자동밸브(10,12)가 설치되며, 1차수조의 물을 2차수조로 이송하는 이송펌프와 수조의 수위를 일정하게 유지시켜주는 공급펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 발전장치.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 한 항에 있어서,
    상기 버킷은, 컨베이어 유닛의 구동에 따른 물의 부하를 최소화하기 위해 진행방향 측으로 돌출된 라운드 또는 절곡 형태로 망이 형성된 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 발전장치.
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WO2020096124A1 (ko) * 2018-11-08 2020-05-14 류종현 부력을 이용한 발전 시스템

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