KR20090102487A - 수력 및 부력을 이용한 발전장치 - Google Patents

수력 및 부력을 이용한 발전장치

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KR20090102487A
KR20090102487A KR1020080027961A KR20080027961A KR20090102487A KR 20090102487 A KR20090102487 A KR 20090102487A KR 1020080027961 A KR1020080027961 A KR 1020080027961A KR 20080027961 A KR20080027961 A KR 20080027961A KR 20090102487 A KR20090102487 A KR 20090102487A
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Abstract

수력발전소의 댐 상류와 하류에 수위에 따라서 승강하여 부력에너지를 발생하는 부력체를 설치하여 수력 발전과 함께 부력체가 승강하면서 발생하는 에너지를 이용하여 발전을 할 수 있는 수력 및 부력을 이용한 발전장치에 관한 것이다.
그러한 수력 및 부력을 이용한 발전장치는, 댐에 저장된 상류의 물을 하류로 방류할 수 있도록 개폐 가능한 상태로 댐에 설치되는 수문과, 상기 수문의 개방으로 댐에서 방류되는 물의 위치에너지를 이용하여 터빈을 회전시켜 전력을 생산하는 수력발전기와,
상기 댐의 상류 및 하류의 수면에 설치되어 수위차이에 따른 부력과 중력으로 승강하는 부력체와, 상기 부력체의 하부면에 연결되어 부력체의 승강 운동 시 직선 운동하는 피스톤과, 상기 피스톤의 일측이 승강 가능한 상태로 댐의 상류 및 하류의 수중에 각각 고정 설치되는 복수의 실린더와, 상기 피스톤의 운동으로 구동력을 발생시키는 구동수단과, 상기 구동수단의 구동력을 전달받아 전력을 생산하는 발전기를 포함하는 수력 및 부력을 이용한 발전장치를 제공한다.

Description

수력 및 부력을 이용한 발전장치{POWER GENERATION DEVICE USING HYDROELECTRIC AND BUOYANCY}
본 발명은 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수력발전소의 댐 상류와 하류에 수위에 따라서 승강하여 부력에너지를 발생하는 부력체를 설치하여 수력 발전과 함께 부력체가 승강하면서 발생하는 에너지를 이용하여 발전을 할 수 있는 수력 및 부력을 이용한 발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 전력을 생산하기 위한 방법으로 다양한 에너지가 이용되고 있는데, 대표적인 예로서 열 에너지를 이용하는 방법과 운동 에너지를 이용한 방법이 이용되고 있다.
열 에너지를 이용한 발전방법은 석탄, 석유, 가스 등과 같은 화석연료를 연소시키거나, 원자로 내에 핵분열 물질을 넣고 연쇄 반응을 서서히 일으켜 열에너지를 얻은 다음, 이 열 에너지로 물을 가열하여 고온, 고압의 증기를 만들고, 이 증기를 이용하여 발전기와 직결된 터빈을 돌려 발전하는 방식이다.
운동 에너지를 이용한 발전방법은 인공댐 또는 자연력을 이용하는 방식으로서, 물이 갖는 위치에너지, 조수간만의 차이, 풍력, 바다 속의 해류 등을 이용하여 수차나 풍차 또는 터빈을 돌려 전기를 얻는 방식이다.
상기 물이 갖는 위치에너지를 이용한 수력발전은 댐의 하류로 물을 낙하시켜 그 에너지로 터빈을 회전시켜 전력을 생산하게 되는데, 댐의 물을 방류하면 댐의 상류 및 하류에는 수위의 변화가 발생하게 되지만 이를 에너지로 이용하여 발전하는 장치는 제안된 것이 없다.
그 이외에도 열 에너지와 운동 에너지를 복합적으로 이용하여 전력을 생산하는 발전장치가 알려져 있지만 수력과 부력을 이용한 발전장치는 제안된 것이 없다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 수력발전소의 댐 상류와 하류에 수위에 따라서 승강하여 부력에너지를 발생하는 부력체를 설치하여 수력발전과 함께 부력에너지를 이용하여 전력을 생산할 수 있는 발전장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 제안하는 수력 및 부력을 이용한 발전장치는,
댐에 저장된 상류의 물을 하류로 방류할 수 있도록 개폐 가능한 상태로 댐에 설치되는 수문과, 상기 수문의 개방으로 댐에서 방류되는 물의 위치에너지를 이용하여 터빈을 회전시켜 전력을 생산하는 수력발전기와,
상기 댐의 상류 및 하류의 수면에 설치되어 수위차이에 따른 부력과 중력으로 승강하는 부력체와, 상기 부력체의 하부면에 연결되어 부력체의 승강 운동 시 직선 운동하는 피스톤과, 상기 피스톤의 일측이 승강 가능한 상태로 댐의 상류 및 하류의 수중에 각각 고정 설치되는 복수의 실린더와, 상기 피스톤의 운동으로 구동력을 발생시키는 구동수단과, 상기 구동수단의 구동력을 전달받아 전력을 생산하는 발전기를 포함하는 수력 및 부력을 이용한 발전장치를 제공한다.
본 발명에 의한 수력 및 부력을 이용한 발전장치는 수력 발전과 함께 댐 상류와 하류의 수위차로 인하여 발생된 부력체의 승강에 의하여 발생된 에너지를 이용하여 전력을 생산할 수 있으므로 공해물질을 발생하지 않고 친환경적인 전력 에너지를 생산할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 수력 및 부력을 이용한 발전장치의 전체구조를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명에 의한 수력 및 부력을 이용한 발전장치에 제공된 부력체의 단면도.
도 3 및 도 4는 도 2의 부력체의 작동상태를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 발전장치에서 부력체의 승강에 의하여 발생된 구동력이 발전기에 전달되는 것을 설명하기 위한 도면.
도 6 및 도 7은 본 발명의 발전장치를 구성하는 부력체의 헤드부 구조 및 작동 상태를 설명하기 위한 단면도.
도 8은 본 발명의 발전장치를 구성하는 헤드부에 제공된 물결적응장치의 구조 및 작동상태를 설명하기 위한 측면도.
도 9는 본 발명의 발전장치에 제공된 피스톤의 구조를 설명하기 위한 단면도.
도 10은 본 발명의 발전장치에 제공된 잠금장치의 구조 및 작동상태를 설명하기 위한 도면.
도 11은 본 발명의 발전장치를 구성하는 부력체를 댐의 상류 및 하류에 설치한 상태에서 평면에서 바라본 도면.
도 12 내지 도 15는 본 발명에 의한 수력 및 부력을 이용한 발전장치의 운전상태를 설명하기 위한 도면.
도 16 및 도 17은 본 발명에 의한 수력 및 부력을 이용한 발전장치에서 구동수단이 다른 형태로 이루어진 것을 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 수력 및 부력을 이용한 발전장치의 전체구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명에 의한 수력 및 부력을 이용한 발전장치에 제공된 부력체의 단면도이고, 도 3 및 도 4는 도 2의 부력체의 작동상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 발전장치에서 부력체의 승강에 의하여 발생된 구동력이 발전기에 전달되는 것을 설명하기 위한 도면을 나타낸다.
도시된 바와 같이 본 발명의 발전장치는 수력발전소에 설치하여 수력 발전과 함께 부력을 이용하여 전력을 생산하기 위한 발전장치로서, 수력발전장치는 댐(100)에 저장된 상류의 물을 하류로 방류할 수 있도록 개폐 가능한 상태로 댐(100)에 설치되는 수문(200)과, 상기 수문(200)의 개방으로 댐(100)에서 방류되는 물의 위치에너지를 이용하여 터빈을 회전시켜 전력을 생산하는 수력발전기(300)를 포함한다.
상기와 같은 댐(100), 수문(200), 수력발전기(300) 등으로 이루어진 수력발전장치는 일반적으로 많이 알려진 것으로 이루어질 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
이와 같은 수력발전소에는 본 발명의 부력을 이용한 발전장치가 설치되는데, 이러한 부력을 이용한 발전장치는, 상기 댐(100)의 상류 및 하류의 수면에 설치되어 수위차이에 따른 부력과 중력으로 승강하는 부력체(2)와, 상기 부력체(2)의 하부면에 힌지 연결되어 부력체(2)의 승강운동 시 직선 운동하는 피스톤(4)과, 상기 피스톤(4)의 일측이 연결된 상태로 댐(100)의 상류 및 하류의 수중에 각각 고정 설치되며 그 내부에는 피스톤(4)의 운동으로 동력을 발생시키는 유체(6)가 담긴 복수의 실린더(8)와, 상기 각각의 실린더(8)에 담긴 유체(6)가 이동 가능하도록 각각의 실린더(8)를 연결하는 유체관로(10)와, 상기 유체관로(10)상에 설치되어 유체(6)의 이동으로 발생한 동력으로 전력을 생산하는 발전기(12)를 포함한다.
상기 부력체(2)는 도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이 내부가 공간부로 형성된 헤드(14)와, 이 헤드(14)의 내부로 물이 유입 및 배출될 수 있도록 상하부에는 개폐가능 한 공기구멍(16) 및 물 유입 및 배출구멍(18)이 형성된다.
상기 헤드(14) 내부의 중앙부에는 부력에 의하여 통로(20)를 따라서 승강하는 승강부(22)가 형성되고, 이 승강부(22)에는 암(24)의 일측단이 연결되고 암(24)의 타측단부에는 승강부(22)의 승강 작동시 공기구멍(16)과 물구멍(18)을 개폐하는 밸브(26)(28)가 각각 제공된다.
상기 헤드(14)의 상승 및 하강시 물과의 흡착력을 증대시키기 위하여 헤드(14)의 저면은 도 6에서와 같이 다수의 홈(30)을 형성할 수도 있고, 부력을 증대시킬 수 있도록 도 7에서와 같이 곡면부(32)로 형성할 수도 있다.
이와 같은 헤드(14)는 수위가 낮아지면 도 6a 및 도 7a에서와 같이 부력이 낮아지면서 승강부(22)는 통로(20)를 따라서 하강하면서 밸브(26)(28)가 공기구멍(16)과 물구멍(18)을 개방한다.
그리고 헤드(14)의 수위가 높아지면 도 6b 및 도 7b에서와 같이 부력이 상승하여 승강부(22)는 통로(20)를 따라서 승강하면서 밸브(26)(28)가 공기구멍(16)과 물구멍(18)을 폐쇄한다.
상기와 같은 헤드(14)는 큰 무게(질량)를 지니는 동시에 비중(밀도kg/㎥)은 물보다 작음으로써 물에 충분히 뜨도록 설계하는 것이 바람직하다. 이는 소형, 대형 선박과 비교할 정도가 될 수도 있으며, 부력 및 위치에너지(중력, 동하중)를 만들어 내는 핵심 부분이다.
헤드(14)의 기능 및 역할은 본 발명에서 가장 중요한 핵심이 된다. 즉, 동력을 생산해 내는(실제로는 전달받는 것이지만) 가장 중요한 기능을 하는 부분이라는 것이다. 헤드(14)는 부력에너지를 이끌어내는 동시에 위치에너지, 즉 무게(중력)를 통한 에너지 역시 생산해 내야 한다. 이는 거대한 선박에 비유할 수 있으며, 그와 같은 원리로 설계 되도록 한다. 헤드(14)는 비어있어야 부력이 작용, 즉 물위에 떠있는데 용이해야 할 것이고, 또한 기밀한 상태를 유지(내부에 물이 유입되었을 때)하는 데에도 아무런 문제가 없도록 설계해야 할 것이다. 먼저 천장에 대한 떠받침과, 완전히 떠오르거나 완전히 잠수했을 시, 공기구멍(16) 및 물구멍(18)의 개폐작용을 완전히 수행해야 한다. 중앙의 승강부(22)는 하부의 밸브(28)가 열리게 될 때에는 내부 수로(水路)를 통해 물(또는 공기)가 빠져나가면서 승강부(22)가 하강하여 공기구멍(16)을 개방하도록 하고, 양쪽의 두 밸브(28)가 닫히게 될 때는 내부 통로(20)를 통해 밀려오는 물(또는 공기)에 의해 상승하여 모든 공기구멍(16)을 폐쇄하도록 구성된다.
또한 헤드(14) 하부면에 형성된 홈(30)으로 인하여 수면에서 일어나는 물결에 대해 헤드(14)가 유동을 적게 하여 적응을 용이하도록 한다. 또한 이 홈(30)에 공기가 들어가 부력을 증대시키는 기능도 행한다. 이러한 헤드(14)는 피스톤(4)의 상단부와 힌지부(33)로 힌지 연결되어 수면의 파고에 따라서 기울어질 수 있도록 구성된다.
이와 같은 헤드(14)에는 도 8에 도시된 바와 같이 물결적응장치가 더욱 제공된다. 수면에 큰 물결이 있다면 헤드(14)로 전달되는 힘은 점점 부력체(2) 전체에 부담으로 작용하게 되며, 이것을 약화시키기 위하여 물결 적응 장치가 요구된다.
본 발명에 제공된 물결적응장치는 도 8에서와 같이 일측단이 헤드(14)의 하부면에 접촉되는 암(34)과 상기 암(34)에 외향탄력을 가하여 물결의 파고에 따른 충격을 흡수하는 탄성부재(36)로 구성된다. 상기 탄성부재(36)는 유압 피스톤으로 대체되어 그 기능을 수행 할 수도 있다.
이와 같은 헤드(14)를 포함하는 부력체(2)의 하부면에는 부력체(2)의 승강운동시 직선 운동하는 피스톤(4)이 연결되는데, 이 피스톤(4)은 큰 동력에도 견고하게 견딜 수 있으면서 부력으로 인하여 헤드(14)가 용이하게 상승할 수 있도록 내부에는 중공(38)을 형성하여 제작한다.
그리고 상기 피스톤(4)에는 피스톤(4)의 직선운동을 회전운동으로 변환시킬 수 있도록 랙(Rack) 기어(40)(42)가 형성되며, 실린더(8) 내부에는 이들 랙 기어(40)(42)와 각각 치차 결합되어 동력을 전달하는 기어(44)(46)가 설치된다.
상기 하나의 기어(46)의 회전을 잠금 및 해제할 수 있도록 잠금장치(48)가 형성된다. 이 잠금장치(48)는 부력에너지 및 위치에너지를 축적하기 위한 매우 중요한 기능을 하는 부분으로써 기어(46)의 회전운동을 멈추는 잠금 기능을 하는 동시에 피스톤(4)과 유체가 빠져나가지 않도록 기밀한 상태를 유지시켜주는 기능도 수행한다. 잠금장치(48)는 유압이나 전기 등을 이용하여 작동될 수 있는데, 도 10a에서와 같이 잠금장치(48)가 회전축(52)에 삽입되면 잠금 상태가 되어 기어(46)의 회전을 구속하고, 도 10b에서와 같이 잠금장치(48)가 회전축(52)에서 빠져 나오면 잠금이 해제되어 기어(46)가 회전 할 수 있도록 되어있다.
한편, 상기 실린더(8)의 상부 양쪽으로는 한쌍의 측면 피스톤(54)이 제공되며, 이 측면 피스톤(54)의 일측단에는 피스톤(4)의 외측면을 따라서 면 접촉하는 롤러(56)가 설치된다. 이 측면 피스톤(54)은 부력체(2)가 상하로 운동함에 따라 실린더(8) 내부의 유체(6)에 에너지를 가하여 유체(6)의 유동을 원활히 해주는 동시에, 부력체(2)의 갑작스런 하강으로 인한 충격완화 및 부력으로 인한 부력체(2) 상승 시 헤드(14)부가 유체(6)의 힘을 받아 원활히 상승할 수 있도록 하는 역할을 한다.
상기와 같은 부력체(2)는 헤드(14)가 하강하면서 이와 함께 피스톤(4) 및 측면 피스톤(54)도 랙 기어(40)(42)와 기어(44)(46)가 맞물린 상태로 같이 하강 및 이동하여 도 3에 도시된 바와 같이 화살표 방향으로 유체(6)에 에너지를 전달하여 동력이 만들어지며, 이러한 유체에너지는 유체관로(10)를 따라서 이동하여 발전기(12)를 구동시켜 전력을 생산한다.
이와 반대로 하강되었던 부력체(2)가 상승하면서 이와 함께 피스톤(4) 및 측면 피스톤(54)도 랙 기어(40)(42)와 기어(44)(46)가 맞물린 상태로 같이 상승 및 상부로 이동하여 도 4에 도시된 바와 같이 화살표 방향으로 유체(6)가 이동하여 동력이 만들어진다.
상기와 같은 부력체(2)는 도 11에서와 같이 댐(100)의 상류 및 하류의 수면에 여러개를 설치할 수 있다.
도 12 내지 도 15는 본 발명의 사용상태를 설명하기 위한 도면으로서, 도 1에서와 같이 댐(100)의 수문(200)이 개방되면, 댐 상류의 물이 하류로 수문(200)을 통해 흘러 나가게 된다. 이때 물의 낙차를 이용하여 터빈을 돌려 수력발전기(300)를 통하여 전력을 생산한다.
이때 댐(100) 하류의 부력체(2) 헤드(14)에서는 공기구멍(16)과 물 유입 및 배출구멍(18)은 각각의 밸브(26)(28)로 모드 폐쇄되어 흘러내려 오는 물에 의해 헤드(14) 내부로 물의 유입을 막는다. 상류의 부력체(2) 헤드(14)도 상기와 같다.
댐(100) 상류의 물을 하류로 흘려 수력발전을 행한 후, 도 12에서와 같이 댐(100)의 개방되었던 수문(200)을 폐쇄하면 상류에서 하류로 흐르던 물은 멈추게 된다. 따라서 물의 낙차를 이용한 수력 발전기(300)는 가동이 정지되고, 댐(100) 상류는 물이 하류로 빠져나가 수위가 낮아지며, 하류는 상류의 물이 내려와 수위가 높아진다. 이때 댐(100) 상류 및 하류의 모든 부력체(2)의 하단부에 형성된 기어(46)는 잠금장치(48)로 구속되어 상류의 부력체(2)들은 물의 수위가 낮아져도 물의 수위와 함께 내려앉지 못하고, 또한 하류의 부력체(2)들 역시 수위가 높아짐에 불구하고 떠오르지 못하고 물 속에 있게된다. 이는, 에너지를 천천히 조금씩 쓰지 않고 축적하기 위함인데, 이로써 잠금 장치(48)가 없을 때보다 더 큰 에너지, 즉 상류의 위치(동하중)에너지와 하류의 부력에너지를 축적할 수 있게 된다.
이러한 작용시 상류의 부력체(2) 헤드(14)는 공기구멍(16) 및 물 유입 배출구멍(18)을 개폐하는 밸브(26)(28)가 열리면서 물이 유입된 후 밸브(26)(28)가 폐쇄되어 헤드(14) 내부에는 물이 채워지며, 하류의 부력체(2) 헤드(14) 내부에는 밸브(26)(28)가 폐쇄되어 내부 기밀 상태를 유지하며 공기만 채워져 있는 상태가 된다.
이 상태에서 댐(100) 상, 하류의 모든 부력체(2)의 잠금장치(48)의 잠금 상태를 해제하면, 도 13에서와 같이 댐(100) 상류에서는 부력체(2)의 헤드(14)부 위치에너지(중력, 동하중)으로 인해 헤드(14) 및 피스톤(4)이 아래쪽으로 이동하게되고, 하류에서는 부력체(2)의 헤드(14)부 부력으로 인해 헤드(14) 및 피스톤(4)이 위쪽으로 떠오르며 이동한다. 이와 같은 작용으로 상류에 위치한 피스톤(4)들은 실린더(8) 내의 유체(6)를 밀어내게 되고, 하류에 위치한 피스톤(4)들은 실린더(8) 내의 유체(6)를 끌러 올리면서(흡입하면서) 상호 연결되어 있는 유체관로(10)를 따라서 유체(6)가 이동하면서 부력 발전기(12)의 터빈을 가동시켜 전력을 생산하게 된다.
이때, 부력체(2) 헤드(14)가 부력에 의해 완전히 상승한 뒤 발전이 종료되었다고 판단되면, 하류의 부력체(2) 헤드(14)는 부력에 의해 상승한 상태에서 잠금장치(48)가 작동되어 회전축(52)을 잠그고, 헤드(14)부의 공기구멍(16) 및 물 유입 배출구멍(18)을 개폐하는 밸브(26)(28)가 개방되어 헤드(14) 내부로 되도록 많은 물이 유입되도록 한다. 이를 통하여 헤드(14) 부분의 무게를 증가시키게 된다.
이와 같은 부력에너지를 이용한 전력생산은 댐(100)의 수문(200)이 닫힌 상태에서 댐 하류의 부력체(2)의 헤드(2)부가 부력으로 인하여 최대로 떠 오른 상태, 상류의 부력체(2)의 헤드(14)부가 중력으로 인하여 최하로 위치한 상태까지 진행된다. 그리고 즉시 잠금장치(48)가 작동되어 댐 상류 및 하루에 위치한 모든 부력체의 회전축(52)을 잠궈 고정한다.
그 후 시간이 지남에 따라, 태양열 및 기타 에너지(바람에너지)에 의하여 또, 댐(100) 하류의 경우엔 계속적으로 물이 더 낮은 곳으로 흘러 나가게 된다. 이에 따라 도 14에서와 같이 댐(100) 하류의 수위가 낮아진다고 가정하고, 상류의 경우엔 비와, 더 높은 곳에서 물이 흘러 들어오게 된다. 이에 따라 댐(100) 상류의 수위가 높아진다고 가정한다면, 댐(100) 하류의 부력체(2) 헤드(14)부는 기어(46)의 회전축(52)이 잠금장치(48)에 의하여 잠금 상태이기 때문에 수위가 낮아져도 부력체(2)가 같이 내려앉지 못하고, 또한 상류의 부력체(2) 헤드(14)부 역시 기어(46)의 회전축(52)이 잠금장치(48)에 의하여 잠금 상태이기 때문에 수위가 높아져도 부력체(2)가 수면위로 떠오르지 못하면서, 하류의 부력체(2) 헤드(14)부는 위치에너지(중력, 동하중)를, 상류의 부력체(2) 헤드(14)부 부력에너지를 축적하게 된다.
이러한 작용시 댐(100) 상류의 부력체(2) 헤드(14)는 밸브(26)(28)가 폐쇄되어 내부 기밀 상태를 유지하며 공기만 채워져 있는 상태가 되고, 댐(100) 하류의 부력체(2) 헤드(14)는 공기구멍(16) 및 물 유입 배출구멍(18)을 개폐하는 밸브(26)(28)가 열리면서 물이 유입된 후 밸브(26)(28)가 폐쇄되어 헤드(14) 내부에는 물이 채워진다.
이와 같은 상태에서는 댐(100) 하류의 부력체(2)의 헤드(14)부에서는 위치에너지를 축적하고, 댐(100) 상류의 부력체(2) 헤드(14)부 에서는 부력에너지를 축적한 상태가 되는데, 이렇게 축적한 에너지를 사용하기 위해 댐(100) 상,하류의 부력체(2)의 회전축(52)을 고정하고 있던 잠금장치(48)를 작동시켜 잠금을 해제하면, 하류의 부력체(2)에 설치된 피스톤(4)들은 유체(6)를 밀어내게 되고, 상류의 부력체(2)에 설치된 피스톤(4)들은 유체(6)를 흡인하게 됨으로써 유체관로(10) 내부에서 유체 유동이 생겨 부력 발전기 터빈을 가동시켜 부력발전기(12) 가 가동되면서 전력을 생산한다.
이때 상류의 부력체(2) 헤드(14)의 바닥면이 수면으로 거의 올라오면 공기구멍(16) 및 물 유입 배출구멍(18)을 개폐하는 밸브(26)(28)가 열리면서 점차적으로 물이 유입된 후 밸브(26)(28)가 폐쇄되어 헤드(14) 내부에는 물이 채워지며, 하류의 부력체(2) 헤드(14) 내부에는 물이 채워진 채로 하강하게 되어 보다 큰 에너지를 낼 수 있다.
부력발전장치의 가동에 있어서 비교적 긴 시간동안 연속적인 발전을 원한다면 댐(100) 상류와 하류의 부력체(2)를 다수개의 짝으로 설정하고, 이들 각각에 형성된 회전축(52)을 고정하고 있는 잠금장치(48)를 시간차를 두고서 작동시켜 잠금을 해제시키면 연속적인 발전이 가능하다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 제2실시예를 설명하기 위한 도면으로서, 본 발명의 제2실시예에서는 위에서 설명한 제1실시예와 비교하여 다른 부분만 설명하고 동일한 부분은 제1실시예의 설명으로 대치한다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예는 부력으로 발생한 에너지를 벨트 또는 체인과 같은 동력전달부재(58)를 통하여 직접 전달하는 것으로서 실린더(8) 내부의 상부 회전축(50)에 벨트(체인)(60)를 감고 이 벨트(60)의 타측에 피동기어(62)를 설치하고, 이 피동기어(62)를 동력전달부재(58)가 설치된 회전축(64)에 치차 결합하여 피스톤(4)의 승강 운동을 회전운동으로 변환하여 발전기(12)의 터빈축(66)을 회전시켜 전력을 생산하도록 구성된다. 이와 같이 기어 및 벨트로 직접 발전기(12)에 에너지를 전달함으로써, 유체를 이용한 터빈 가동 구현이 기술적으로 힘들 경우 벨트와 기어만으로 구동할 수도 있다. 그리고 유체를 이용한 터빈 가동과 병행하여 발전 터빈을 가동시킬 수도 있다.

Claims (11)

  1. 댐에 저장된 상류의 물을 하류로 방류할 수 있도록 개폐 가능한 상태로 댐에 설치되는 수문과, 상기 수문의 개방으로 댐에서 방류되는 물의 위치에너지를 이용하여 터빈을 회전시켜 전력을 생산하는 수력발전기와,
    상기 댐의 상류 및 하류의 수면에 설치되어 수위차이에 따른 부력과 중력으로 승강하는 부력체와, 상기 부력체의 하부면에 연결되어 부력체의 승강 운동 시 직선 운동하는 피스톤과, 상기 피스톤의 일측이 승강 가능한 상태로 댐의 상류 및 하류의 수중에 각각 고정 설치되는 복수의 실린더와, 상기 피스톤의 운동으로 구동력을 발생시키는 구동수단과, 상기 구동수단의 구동력을 전달받아 전력을 생산하는 발전기를 포함하는 수력 및 부력을 이용한 발전장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 부력체는 내부가 공간부로 형성된 헤드로 이루어지고, 상기 헤드에는 그 내부로 공기 및 물이 유입되거나 배출되는 공기구멍과 물 유입 및 배출구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 수력 및 부력을 이용한 발전장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 공기구멍과 물 유입 및 배출구멍은 부력에 의하여 승강하는 밸브에 의하여 개폐되도록 구성된 것을 특징으로 하는 수력 및 부력을 이용한 발전장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 헤드의 저면에는 물과의 흡착력을 증대시키기 위하여 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 수력 및 부력을 이용한 발전장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 헤드 저면은 부력을 증대시킬 수 있도록 곡면부로 이루어진 것을 특징으로 하는 수력 및 부력을 이용한 발전장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 헤드에는 그 하부면에 접촉되는 암과, 상기 암에 외향탄력을 가하여 물결의 파고에 따른 충격을 흡수하는 탄성부재로 구성된 물결적응장치가 더 제공된 것을 특징으로 하는 수력 및 부력을 이용한 발전장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 피스톤에는 이 피스톤의 직선운동을 회전운동으로 변환시킬 수 있도록 랙 기어가 형성되고, 상기 실린더 내부에는 이들 랙 기어와 각각 치차 결합되어 구동력을 전달하는 기어가 설치된 것을 특징으로 하는 수력 및 부력을 이용한 발전장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 하나의 기어에는 그 회전을 잠금 및 잠금 해제할 수 있도록 잠금장치가 제공된 것을 특징으로 하는 수력 및 부력을 이용한 발전장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 실린더의 상부에는 피스톤의 외측면을 따라서 면 접촉하며 승강하는 측면 피스톤이 더욱 제공된 것을 특징으로 하는 수력 및 부력을 이용한 발전장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동수단은 유압으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수력 및 부력을 이용한 발전장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동수단은 벨트 또는 체인으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수력 및 부력을 이용한 발전장치.
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