KR20100128103A - 중력과 부력을 이용한 발전시스템 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중력과 부력을 이용한 발전시스템 및 장치에 관한 것으로서,

종래의 발전기중 수력발전기는 물이 낙하되는 수로의 도중에 터빈을 설치하여 물의 위치에너지를 전기에너지로 전환하는 장치로 한번 사용한 물은 재사용할 수 없고, 많은 양의 물을 모아두는 저수지 또는 댐이 필요하며, 장마와 가뭄에 영향을 받으며, 설치 할 수 있는 위치 또한 댐과 지근거리에 있어야만 하는 문제점이 있다.

화력발전기는 화석연료를 사용하게 되는데 그 양의 한정성과 고가의 구입비용, 환경 오염등의 문제가 있다.

조력발전기는 바닷가에만 위치해야만 하는 문제점이 있고, 태양력발전기는 흐린날과 밤에는 에너지를 만들 수 없고, 풍력발전기는 일정 세기 이상의 바람이 없는 때에는 에너지를 만들 수 없는 등의 문제점이 있다.

따라서 상기 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은 2개의 물탱크를 만들고, 이 물탱크 내부에 수위변화에 따라 상하로 움직이는 중력추를 각각 설치하며, 양탱크 사이에 밸브와 펌프를 설치한다. 한쪽의 물탱크로부터 다른 물탱크로 밸브를 통하여 물을 공급하고 서로의 수위가 같아지면 밸브를 닫고 펌핑을 하여 필요수위까지 물을 공급하면 부력에 의해 상승한 중력추를 스토퍼로 잡아둔다.

그리고 밸브를 다시 열어 물이 다른 탱크로 배수되어 양탱크간 수위가 같아지면 밸브를 닫고 펌핑을 하여 강제배수를 한다.(이때 한탱크에 있어서 물의 배수 는 다른 탱크에게는 물의 공급이며, 또한 물의 공급은 다른 탱크에게는 물의 배수로서, 물을 완전 재활용 하게 된다.)

물이 다 배수되면 스토퍼를 풀어 중력에 의해 중력추가 하강 한다. 이때 이 하강운동에너지를 이용하여 발전기를 구동시켜 전기를 생산 한다.

또한 한번 설치하여 가동되면 외부환경 -설치장소, 기후, 날씨, 시간 등- 에 영향 받지 않으며, 시설의 유지를 위한 최소한의 보수, 관리만으로, 더 이상의 인풋(input) 없이 중력과 부력을 이용하여 반영구적으로 에너지를 생산할 수 있는 발전시스템 및 장치이다.

발전기, 중력, 부력, 발전장치.

Description

중력과 부력을 이용한 발전시스템 및 장치{Power generation device and system using buoyancy and gravity}

본 발명은 중력과 부력을 이용한 발전시스템 및 장치에 관한 것으로, 특히 한번 사용한 물을 반복 완전 재사용하여 더 이상의 에너지원의 투입 없이 중력과 부력을 이용하여 반복적으로 전기에너지를 만드는 발전시스템 및 장치이다.

본 발명은 원래 손으로 감은 테엽을 동력원으로 사용하는 기계식 시계에서 그 힌트를 얻어 발명 하였다.

즉 시계의 초침부분에 발전기를 설치하고 회전비를 높이는 기어부분과 등속으로 시간을 맞추는 속도 조절의 원리는 그대로 차용하며, 동력원인 테엽부분에 무거운 중력추를 연결하여 이를 자유 낙하시켜 중력에 의한 하강에너지를 이용하여 기어부분을 통하여 발전기를 회전시켜 전기에너지를 생산 한다. 그러나 위와 같이 하면 중력추와 기어를 연결해주는 끈이 무한정 길거나, 끈의 길이만큼만 에너지를 발생 시킨다. 그래서 물탱크를 만들어 물의 부력을 이용하여 동력원인 중력추를 원래의 위치로 상승시켜 하강에너지를 복원시켜 전기에너지를 반복 생산한다. 이렇게 하면 수력발전기의 문제점처럼 부력을 일으키는 물을 반복 소비해야 하는바, 물탱 크를 2개 만들어 물을 반복 재사용 한다.

본 발명은 또한 종래 발전기들의 제 문제점을 직시하고,

즉 수력발전기는 물이 낙하되는 수로의 도중에 터빈을 설치하여 물의 위치에너지를 전기에너지로 전환하는 장치로 한번 사용한 물은 재사용 하지 못하며, 많은 양의 물을 모아두는 저수지 또는 댐이 필요 -이로 인한 댐의 제한적인 입지선정문제, 주민의 민원발생문제, 용지매입비용 과다의 문제, 환경 파괴의 문제등 많은 문제가 발생 한다.- 하며, 장마와 가뭄에 영향을 받으며, 발전기를 설치 할 수 있는 위치 또한 댐과 지근거리이어야만 하는 문제점이 있다.

화력발전기(원자력발전기포함)는 화석연료를 사용하게 되는데 그 양의 한정성과 고가의 구입비용, 환경오염 발생 등의 문제가 있다.

조력발전기는 바닷가에만 위치 해야만 하는 문제가 있고, 태양력발전기는 흐린날과 밤에는 에너지를 만들 수 없고, 풍력발전기는 일정 세기 이상의 바람이 없는 때에는 에너지를 만들 수 없는 등의 문제점이 있다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 지구가 존재 하는 한 항구적인 에너지원인 중력과 부력을 이용하고 한번 설치하면 더 이상의 인풋(input)없이도 중력과 부력을 이용하여 반영구적으로 에너지를 만들 수 있는 발전시스템 및 장치이다.

본 발명은 중력과 부력을 이용한 발전시스템 및 장치에 관한 것으로서,

첨부된 도면의 도면1을 보면 도면처럼 2개의 물탱크(1,2)를 만들고, 이 물탱크 내부에 수위변화에 따라 상하로 움직이는 중력추(3)를 각각 설치하며, 양쪽 물탱크 사이에 하단부에는 밸브(7)와 상단부에는 펌프(8)를 설치한다. 한쪽의 물탱크(1)로부터 다른 물탱크(2)로 밸브(7)를 통하여 물을 공급하고 서로의 수위가 같아지면 밸브(7)를 닫고 펌프(8)를 이용, 펌핑을 하여 필요수위까지 물탱크(2)에 물을 공급하고 부력에 의해 상승한 중력추(3)를 스토퍼(6)로 잡아둔다.

그리고 밸브(7)를 다시 열어 물이 다른 물탱크(1)로 배수되어 양쪽 물탱크간 수위가 같아지면 밸브(7)를 닫고 펌프(8)로 펌핑을 하여 강제배수를 한다.(이는 한 물탱크에 있어서 물의 배수는 다른 물탱크에게는 물의 공급이며, 또한 물의 공급은 다른 물탱크에게는 물의 배수로서, 물을 완전 재활용 하게 된다.)

물이 다 배수되면 스토퍼(6)를 풀어 중력에 의해 중력추(3)가 하강 할때. 하강운동에너지 발생하며 중력추 상부에 연결된 랙기어(4)가 따라 내려오고 이 랙기어(4)의 직선의 하강운동에너지를 연결된 기어박스(5)를 통하여 회전운동에너지로 전환시키고, 기어박스(5)안에 내재한 등속조절기로 필요한 회전수를 만들어 발전기(9)를 돌려 전기에너지를 생산 한다.

물탱크(2)의 중력추(3)가 완전히 하강을 마치면

본 발명의 한 싸이클이 완성된 것으로 물탱크2의 한 싸이클이 완성될 때 다른쪽 물탱크1의 싸이클도 차례로 완성되어 전기를 생산 한다

첨부된 도면2,3,4,5,6,7,8.를 참조하면 좀 더 쉽게 이해될 것이다.

물탱크; 첨부된 도면1은 발전 시스템 및 장치의 구성 및 작동원리 설명의 편의상 2개의 물탱크를 예시 했지만, 엄밀히 말하면 한쪽 물탱크(1)의 중력추(3)가 하강을 시작하여 하강이 끝날 때 까지 다른 쪽 물탱크(2)의 중력추는 하강 조건을 이미 갖추었으나 물을 배수할 곳이 없어서 대기상태로 기다려야만 하는 단점이 있다. 따라서 중력추의 하강시 소요되는 시간, 펌프(8)의 펌핑 능력, 대기시간을 참고하여 효율성과 경제성을 고려하여 3개,4개 등 다수의 물탱크를 한번에 설치, 운용할 수 있겠다.

물; 본 시스템 및 장치에 부력을 일으키기 위해 사용되는 물은 반드시 물이어야만 될 이유는 없다. 단지 필요로 하는 부력을 발생 시키며 펌핑이 용이하고 보충,관리가 쉽고 이용 비용이 저렴한 것으로 선택 할 수 있다.

중력추; 본 발명에서 명칭은 중력추라 칭했지만 중력추, 부력추, 배와 같이 달리 바꾸어 부를 수도 있겠다. 실제로 본 발명에서도 위에 예시한 3가지 의미를 모두 포함하고 있다. 중력추의 모양과 형태는 중력과 부력이 가장 효과적으로 작용할 수 있는 모양과 내용물로 만들며, 물탱크의 크기와 생산 전기량을 고려하여 100t,1000t,1만t등 필요에 따라 다양하게 활용 한다.

기어박스; 마찰저항을 최소화 하는 구조를 갖추며 안정된 회전력의 확보로 안정된 전기 생산을 할 수 있도록 속도조절기를 장착 한다. 기어박스와 연결부인 랙기어는 체인형태를 쓸 수도 있다.

펌프; 펌프의 동력원으로는 기어박스에서 발생한 회전운동에너지를 직접 연결, 이용하는 것이 원칙이지만 효율성을 따져 봐서 자체생산 전기 또는 외부로부터 인입되는 전기를 사용하는 모터 펌프를 쓸 수도 있겠다.

이상 본 발명의 구성 및 작용원리를 상세 설명하였다.

본 발명은 중력과 부력을 이용한 발전시스템 및 장치에 관한 것으로서,

설치 공간, 장소에 제약이 거의 없고, 설치장소의 기후, 날씨와 시간에 영향을 받지 않고 전기를 생산할 수 있으며 또한 한번 설치한 시설 및 장치는 더 이상의 어떠한 인풋없이 그 유지 보수에 필요한 최소한의 비용만으로, 환경파괴, 환경오염 없이 반복적, 영구적으로 전기에너지를 생산할 수 있다.

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본 발명은 설치 시공상의 기술상의 문제를 푼다면 지상 지하 수중 등 어디에도 실시할 수 있으며 대형 발전소로 만들면 더 효율적이며, 버려진 땅(사막지역, 오염되어 회복이 어려운 곳 등)에도 실시 할 수 있으며, 하천 또는 강의 제방, 대형의 방파제, 방풍제 등과도 건설시 이와 연계 설치할 수 있겠다. 또한 본 발명의 발전시스템 및 시설을 설치하고 그 위에 태양열발전기를 추가로 이용할 수도 있겠다.

도면1 은 본 발명의 발전시스템 및 장치를 보인 도면.

도면2,3,4,5,6,7,8는 그 순서에 따라 본 발명의 한 싸이클의 동작 상태를 보인 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1; 물탱크, 2; 물탱크, 3; 중력추,

4; 랙기어, 5; 기어박스, 6; 스토퍼,

7; 밸브, 8; 펌프, 9; 발전기.

Claims (1)

1. 본 발명은 중력과 부력을 이용한 발전시스템 및 장치에 관한 것으로서,

   첨부된 도면의 도면1을 보면 도면처럼 2개의 물탱크(1,2)를 만들고, 이 물탱크 내부에 수위변화에 따라 상하로 움직이는 중력추(3)를 각각 설치하며, 양쪽 물탱크 사이의 밸브(7)와 펌프(8)를 설치한다와;

   한쪽의 물탱크(1)로부터 다른 물탱크(2)로 밸브(7)를 통하여 물을 공급하고 서로의 수위가 같아지면 밸브(7)를 닫고 펌프(8)를 이용, 펌핑을 하여 필요수위까지 물탱크(2)에 물을 공급하고 부력에 의해 상승한 중력추(3)를 스토퍼(6)로 잡아둔다와;

   밸브(7)를 다시 열어 물이 다른 물탱크(1)로 배수되어 양쪽 물탱크간 수위가 같아지면 밸브(7)를 닫고 펌프(8)로 펌핑을 하여 강제배수를 한다와;

   이는 한 물탱크에 있어서 물의 배수는 다른 물탱크에게는 물의 공급이며, 또한 물의 공급은 다른 물탱크에게는 물의 배수로서, 물을 완전 재활용 하게 된다와; 물이 다 배수되면 스토퍼(6)를 풀어 중력에 의해 중력추(3)가 하강 할 때. 하강운동에너지가 발생하며 중력추 상부에 연결된 랙기어(4)가 따라 내려오고 이 랙기어(4)의 직선 하강운동에너지를 연결된 기어박스(5)를 통하여 회전운동에너지로 전환시키고, 기어박스(5)안에 내재한 등속조절기로 필요한 회전수를 만들어 발전기(9)를 돌려 전기에너지를 생산 한다와;

   중력추의 하강시 소요되는 시간, 펌프(8)의 펌핑 능력, 대기시간을 고려하여 3개,4개의 물탱크를 한번에 설치, 운용한다와;

   본 시스템 및 장치에 부력을 일으키기 위해 사용되는 물질은 물을 포함한 다양한 액체를 이용할 수 있으며, 이 물질은 반복적으로 재사용 한다와;

   중력추의 모양과 형태는 중력과 부력이 가장 효과적으로 작용할 수 있는 모양과 내용물로 만들며, 물탱크의 크기와 생산 전기량을 고려하여 100t,1000t,1만t등 필요에 따라 활용 한다와;

   기어박스에는 속도조절기를 장착 한다와;

   펌프는 기어박스에서 발생한 회전운동에너지를 직접 연결, 이용하는 것과 전기를 사용하는 모터 펌프를 쓸 수 있다와;

   중력과 부력을 이용하며 부력에 사용한 액체를 완전 재활용하는 발전시스템 및 장치.

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