KR20100001562U - 부력을 이용한 동력발생장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자중과 부력의 상호작용을 이용하여 친환경적이면서도 효과적으로 동력을 발생시킬 수 있도록 한 부력을 이용한 동력발생장치에 관한 것이다.

본 고안에 따른 부력을 이용한 동력발생장치는, 그 내부에 유체가 저장되며 외측에는 상부가 개방된 함체형상으로 형성되는 외벽이 구비되고 그 내측에는 연통공이 형성된 가이드내벽이 상기 외벽과 이격되어 형성되는 이중실린더와, 상기 이중실린더의 가이드내벽 내에 이동가능하게 설치되고 그 내부에는 상기 유체가 유입 저장되는 수용공간이 형성되는 피스톤과, 상기 피스톤의 하부에 설치되며 상기 피스톤의 상사점 도달시 개방되어 상기 수용공간 내로 유체가 유입되도록 함에 따라 상기 피스톤이 자중에 의해 하강되도록 하는 유체유입조절밸브와, 상기 피스톤의 하단에 연결되고 상기 피스톤의 하사점 도달시 작동되어 상기 수용공간 내의 유체를 상기 이중실린더 내로 배출시킴에 따라 상기 피스톤이 부력에 의해 상승되도록 하는 배수펌프와, 상기 피스톤의 상단에 연결되어 상기 피스톤의 왕복운동을 회전운동으로 전환시키는 크랭크기구와, 상기 이중실린더의 상부에 회전가능하게 지지되고 상기 크랭크기구에 의해 회전되면서 동력을 발생시키는 동력발생축을 포함하여 이루어진다.

부력, 동력발생장치, 이중실린더, 피스톤, 유체유입조절밸브, 배수펌프

Description

부력을 이용한 동력발생장치{POWER GENERATING APPARATUS USING FLOATING POWER}

본 고안은 자중과 부력의 상호작용을 이용하여 친환경적이면서도 효과적으로 동력을 발생시킬 수 있도록 한 부력을 이용한 동력발생장치에 관한 것이다.

일반적으로 동력발생은 화석연료의 연소를 이용하거나, 물의 높이차를 이용하거나, 또한 원자력을 이용하여 이루어져다. 그러나 종래의 동력발생방법들의 경우에는 환경에 위해를 가하는 물질이 배출됨에 따라 환경오염을 야기시키고 시설을 구축하는 데 있어서 상당한 지리적인 제한이 있는 많은 문제점이 있었다.

최근 환경문제가 대두되기 시작하면서 친환경적인 대체에너지의 개발이 절실히 요구됨에 따라 태양열이나 풍력, 조력 등을 이용하여 동력을 얻어내는 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 이러한 추세에 따라 유체의 부력을 효율적으로 활용하여 동력을 발생시킬 수 있도록 한 장치의 개발도 시도되고 있다.

본 고안의 목적은 자중과 부력의 상호작용을 이용하여 친환경적이면서도 효과적으로 동력을 발생시킬 수 있도록 한 부력을 이용한 동력발생장치를 제공하기 위한 것이다.

전술한 본 고안의 목적은, 그 내부에 유체가 저장되며 외측에는 상부가 개방된 함체형상으로 형성되는 외벽이 구비되고 그 내측에는 연통공이 형성된 가이드내벽이 상기 외벽과 이격되어 형성되는 이중실린더와, 상기 이중실린더의 가이드내벽 내에 이동가능하게 설치되고 그 내부에는 상기 유체가 유입 저장되는 수용공간이 형성되는 피스톤과, 상기 피스톤의 하부에 설치되며 상기 피스톤의 상사점 도달시 개방되어 상기 수용공간 내로 유체가 유입되도록 함에 따라 상기 피스톤이 자중에 의해 하강되도록 하는 유체유입조절밸브와, 상기 피스톤의 하단에 연결되고 상기 피스톤의 하사점 도달시 작동되어 상기 수용공간 내의 유체를 상기 이중실린더 내로 배출시킴에 따라 상기 피스톤이 부력에 의해 상승되도록 하는 배수펌프와, 상기 피스톤의 상단에 연결되어 상기 피스톤의 왕복운동을 회전운동으로 전환시키는 크랭크기구와, 상기 이중실린더의 상부에 회전가능하게 지지되고 상기 크랭크기구에 의해 회전되면서 동력을 발생시키는 동력발생축을 포함하여 이루어지는 부력을 이용한 동력발생장치를 제공함에 의해 달성된다.

본 고안의 바람직한 특징에 따르면, 그 내부에 상기 이중실린더가 기밀적으로 수용되고 상기 동력발생축이 회전가능하게 관통설치되는 밀폐케이싱을 더 포함하여 이루어지고, 상기 유체에 의한 부력이 더 커질 수 있도록 상기 밀폐케이싱 내의 압력은 외부의 기압보다 더 크다.

본 고안의 바람직한 특징에 따르면, 상기 동력발생축 상에는 상기 이중실린더, 상기 피스톤, 상기 유체유입조절밸브, 상기 배수펌프 및 상기 크랭크기구가 조를 이루어 다수개가 설치된다.

본 고안에 따른 부력을 이용한 동력발생장치에 의하면, 자중에 의한 피스톤의 하강운동과 유체의 부력에 의한 피스톤의 상승운동이 교호적으로 반복되면서 피스톤에 연결된 크랭크기구에 의해 동력발생축이 회전됨에 따라 친환경적이면서도 효과적으로 동력을 발생시킬 수 있는 탁월한 효과가 있다.

이하에는, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하되, 이는 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 고안을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 고안의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

도 1에는 본 고안에 따른 부력을 이용한 동력발생장치의 사시도가 도시되고, 도 2에는 본 고안에 따른 부력을 이용한 동력발생장치의 작동도가 도시되며, 도 3에는 밀폐케이싱이 부가된 본 고안에 따른 부력을 이용한 동력발생장치의 개략구조도가 도시된다.

본 고안에 따른 부력을 이용한 동력발생장치(1)는, 자중과 부력의 상호작용을 이용하여 친환경적이면서도 효과적으로 동력을 발생시킬 수 있도록 하기 위한 것으로, 도 1 내지 도 3에 도시되는 바와 같이, 그 내부에 유체가 저장되며 외측에는 상부가 개방된 함체형상으로 형성되는 외벽(11)이 구비되고 그 내측에는 연통공(15)이 형성된 가이드내벽(13)이 외벽(11)과 이격되어 형성되는 이중실린더(10)와, 이중실린더(10)의 가이드내벽(13) 내에 이동가능하게 설치되고 그 내부에는 유체(3)가 유입 저장되는 수용공간(21)이 형성되는 피스톤(20)과, 피스톤(20)의 하부에 설치되며 피스톤(20)의 상사점 도달시 개방되어 수용공간(21) 내로 유체가 유입되도록 함에 따라 피스톤(20)이 자중에 의해 하강되도록 하는 유체유입조절밸브(30)와, 피스톤(20)의 하단에 연결되고 피스톤(20)의 하사점 도달시 작동되어 수용공간(21) 내의 유체를 이중실린더(10) 내로 배출시킴에 따라 피스톤(20)이 부력에 의해 상승되도록 하는 배수펌프(40)와, 피스톤(20)의 상단에 연결되어 피스톤(20)의 왕복운동을 회전운동으로 전환시키는 크랭크기구(50)와, 이중실린더(10)의 상부에 회전가능하게 지지되고 크랭크기구(50)에 의해 회전되면서 동력을 발생시키는 동력발생축(60)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 이중실린더(10)는 부력을 발생시키기 위한 유체가 수용저장되는 일 종의 수조를 형성하는 것으로, 그 외측에는 상부가 개방된 함체형상으로 형성되는 외벽(11)이 구비되고 그 내측에는 가이드내벽(13)이 외벽(11)과 이격되어 형성되어 전체적으로 상부가 개방되고 하부는 폐쇄된 이중벽 구조로 형성된다.

가이드내벽(13) 상에는 가이드내벽(13)에 의해 형성되는 공간과 외벽(11)과 가이드내벽(13) 사이공간을 연통시키는 연통공(15)이 형성됨에 따라 가이드내벽(13)에 의해 형성되는 공간 내에 수용된 유체와 외벽(11)과 가이드내벽(13) 사이의 공간 내에 수용된 유체가 서로 통함으로써 전체적으로 양 공간에 유체가 서로 동일한 수위로 유지될 수 있다.

전술한 이중실린더(10)의 가이드내벽(13) 내의 공간에는 피스톤(20)이 이동가능하게 설치되는데, 이 피스톤(20)은 자중과 부력의 상호작용에 의해 가이드내벽(13)을 따라 상하로 직선왕복이동되는 것으로, 그 내부에는 유체(3)가 유입 저장되는 수용공간(21)이 형성된다. 피스톤(20)의 상부에는 유체의 유입 및 배출시 공기의 배출 및 유입을 위한 위한 에어벤트(도시되지 않음)가 상측에 구비되는 것이 바람직하다.

전술한 피스톤(20)의 하단 측면에는 유체유입조절밸브(30)가 설치되는데, 이 유체유입조절밸브(30)는 피스톤(20)의 상사점 도달시 개방되어 수용공간(21) 내로 유체가 유입되도록 함에 따라 피스톤(20)이 자중에 의해 하강될 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 컨트롤러(도시되지 않음)의 제어신호에 따라 개폐되는 소형수문 형태로 형성된다.

유체유입조절밸브(30)는 피스톤(20)의 하단 측면에 장착되어 그 내부의 유로 를 개폐하는 통상적인 전자개폐밸브로도 형성될 수 있으며, 실시예에 따라서는 피스톤(20)의 하단 측면에 유입구(23)가 형성되고 피스톤(20)의 하단 측벽 상에 전자석의 자화여부에 따라 개폐구가 상하이동되면서 유입구(23)를 개폐하는 형태로도 구현될 수 있고, 그 외 다양한 개폐기구로 형성될 수도 있다.

전술한 피스톤(20)의 하단에는 배수펌프(40)가 연결되는데, 이 배수펌프(40)는 피스톤(20)의 하사점 도달시 작동되어 수용공간(21) 내의 유체를 이중실린더(10) 내로 배출시킴에 따라 피스톤(20)이 부력에 의해 상승될 수 있도록 하는 것으로, 피스톤(20)의 가이드내벽(13)의 하단 측벽에 관통 설치되며 플렉서블관(41)에 의해 피스톤(20)의 하단과 연결되며 컨트롤러(도시되지 않음)의 제어신호에 따라 피스톤(20)의 수용공간(21) 내의 유체를 이중실린더(10) 내로 배출시키게 된다.

배수펌프(40)의 플렉서블관(41)이 연결되는 피스톤(20)의 하단에는 전술한 유체유입조절밸브(30)와 유사한 구성을 가지는 밸브가 구비되어 배수펌프(40)의 작동에 연동되어 개방되는 것이 바람직하다.

전술한 유체유입조절밸브(30)와 배수펌프(40)는 외부로부터 제공되는 전원에 의해 작동되는 것이 바람직하다.

전술한 피스톤(20)의 상단에는 크랭크기구(50)가 연결되는데, 이 크랭크기구(50)는 자중에 의한 피스톤(20)의 하강과 유체의 부력에 의한 피스톤(20)의 하강이 교효적으로 반복되면서 발생되는 피스톤(20)의 왕복운동을 회전운동으로 전환시켜 차후에 설명될 동력발생축(60)으로 전달하는 것으로, 피스톤(20)의 상단에 그 일단이 회동가능하게 결합되는 커넥팅로드(51)와, 커넥팅로드(51)의 타단에 그 일 측이 회동가능하게 결합되고 그 중앙측은 차후에 설명될 동력발생축(60)에 의해 관통되고 동력발생축(60)에 일체로 형성되는 크랭크(53)를 포함하여 이루어진다.

전술한 이중실린더(10)의 상부에는 동력발생축(60)이 회전가능하게 지지되는데, 이 동력발생축(60)은 피스톤(20)의 왕복운동을 회전운동으로 전환시키는 크랭크기구(50)에 의해 회전되면서 동력을 발생시키는 것으로, 크랭크기구(50)의 크랭크(53)에 결합된 일종의 크랭크축으로서 작용한다.

또한 전술한 동력발생축(60)의 회전력을 증대시키기 위하여, 동력발생축(60) 상에는 도 1에 도시되는 바와 같이, 이중실린더(10), 피스톤(20), 유체유입조절밸브(30), 배수펌프(40) 및 크랭크기구(50)가 조를 이루어 다수개(도면 상에는 4개로 도시됨)가 설치되는 것이 바람직하다.

전술한 구성을 가지는 본 고안에 따른 부력을 이용한 동력발생장치(1)는 도 3에 도시되는 바와 같이, 밀폐케이싱(70) 내에 기밀적으로 수용되는 것이 바람직한데, 이 경우 전술한 동력발생축(60)은 밀폐케이싱(70)에 회전가능하게 관통설치되어 지지된다.

밀폐케이싱(70)을 구비하는 본 고안에 따른 부력을 이용한 동력발생장치(1)의 경우에는 유체에 의한 부력이 더 커질 수 있도록 밀폐케이싱(70) 내의 압력은 외부의 기압보다 더 큰 것이 바람직한데, 이 경우 압축펌프(도시되지 않음)의 연결을 통해 밀폐케이싱(70)의 내부압력을 증가시키는 것이 바람작하다.

또한 유체에 의한 부력이 더 커질 수 있도록 이중실린더(10) 내에 수용되는 유체는 유압실린더에서 사용되는 작동유와 같이 물보다 비중이 큰 유체가 사용되는 것이 바람직하다.

이하, 피스톤(20)이 상사점에 위치된 상태를 기준으로, 본 고안에 따른 부력을 이용한 동력발생장치(1)의 전체작동을 설명하면 다음과 같다:

피스톤(20)이 상사점에 위치되면 그 내부의 수용공간(21) 내의 유체는 배수펌프(40)에 의해 이중실린더(10) 내로 대부분 배출된다.

이 상태에서 유체유입조절밸브(30)가 개방되면 피스톤(20)의 수용공간(21) 내로 유체가 유입되면서 피스톤(20)은 자중에 의해 점점 하강하게 되고, 피스톤(20)이 하사점에 위치되면 유체유입조절밸브(30)가 폐쇄됨과 동시에 배수펌프(40)가 작동되어 그 내부의 수용공간(21) 내의 유체는 이중실린더(10) 내로 배출된다.

배수펌프(40)에 의해 수용공간(21) 내의 유체가 배출되기 시작하면서 유체에 의한 부력이 피스톤(20)에 작용함에 따라 피스톤(20)은 점점 상승하게 되고, 그 결과 다시 상사점에 위치된다.

이 상태에서 유체유입조절밸브(30)가 또 다시 개방되면서 전술한 동작을 반복하게 되는데, 이것에 의해 피스톤(20)은 가이드내벽(13)을 따라 상하로 직선왕복운동하게 되고, 이러한 피스톤(20)의 직선왕복운동은 크랭크기구(50)에 의해 회전운동으로 전환되어 동력발생축(60)을 회전시키게 된다.

동력발생축(60)의 회전운동은 상세히 도시되지는 않았지만 전동기구를 거쳐 발전기의 회전자를 회전시킴으로 전기를 생산하는 설비의 일부를 구성할 수도 있 다.

도 1은 본 고안에 따른 부력을 이용한 동력발생장치의 사시도.

도 2는 본 고안에 따른 부력을 이용한 동력발생장치의 작동도.

도 3은 밀폐케이싱이 부가된 본 고안에 따른 부력을 이용한 동력발생장치의 개략구조도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 본 고안에 따른 부력을 이용한 동력발생장치

10 : 이중실린더

11 : 외벽

13 : 내벽

15 : 연통공

20 : 피스톤

21 : 수용공간

30 : 유체유입조절밸브

40 : 배수펌프

50 : 크랭크기구

60 : 동력발생축

70 : 밀폐케이싱

Claims (3)

1. 그 내부에 유체가 저장되며 외측에는 상부가 개방된 함체형상으로 형성되는 외벽이 구비되고 그 내측에는 연통공이 형성된 가이드내벽이 상기 외벽과 이격되어 형성되는 이중실린더;

   상기 이중실린더의 가이드내벽 내에 이동가능하게 설치되고 그 내부에는 상기 유체가 유입 저장되는 수용공간이 형성되는 피스톤;

   상기 피스톤의 하부에 설치되며 상기 피스톤의 상사점 도달시 개방되어 상기 수용공간 내로 유체가 유입되도록 함에 따라 상기 피스톤이 자중에 의해 하강되도록 하는 유체유입조절밸브;

   상기 피스톤의 하단에 연결되고 상기 피스톤의 하사점 도달시 작동되어 상기 수용공간 내의 유체를 상기 이중실린더 내로 배출시킴에 따라 상기 피스톤이 부력에 의해 상승되도록 하는 배수펌프;

   상기 피스톤의 상단에 연결되어 상기 피스톤의 왕복운동을 회전운동으로 전환시키는 크랭크기구; 및

   상기 이중실린더의 상부에 회전가능하게 지지되고 상기 크랭크기구에 의해 회전되면서 동력을 발생시키는 동력발생축;을 포함하여 이루어지는 부력을 이용한 동력발생장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   그 내부에 상기 이중실린더가 기밀적으로 수용되고 상기 동력발생축이 회전가능하게 관통설치되는 밀폐케이싱을 더 포함하여 이루어지고, 상기 유체에 의한 부력이 더 커질 수 있도록 상기 밀폐케이싱 내의 압력은 외부의 기압보다 더 큰 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 동력발생장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 동력발생축 상에는 상기 이중실린더, 상기 피스톤, 상기 유체유입조절밸브, 상기 배수펌프 및 상기 크랭크기구가 조를 이루어 다수개가 설치되는 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 동력발생장치.

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