KR20110010854A - 부력과 중력을 이용한 발전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부력과 중력을 이용한 발전 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
본 발명은 부력탱크가 수조내의 수면상에 부상되어 내부에 물이 차여진 상태에서 밀폐되어 수조의 물이 배출될 때에 중력에 의하여 하강하게 되고, 수조의 물이 배출되어 하강한 부력탱크 내부의 물이 배출되면 수조에 물이 재공급되어 부력탱크가 상승하면서 동력을 발생하게 되는 것으로, 다수개의 수조가 연속적으로 배치되고, 각각의 수조 내에서 상승하는 물의 규정 수위가 감지되면 배출밸브가 열려서 수조내의 물이 배출되면서 부력탱크가 하강하여 동력이 발생하고, 부력탱크가 정하여진 위치에 도달하면 수조내의 수위와 함께 부력탱크가 상승하는 작동이 순차적으로 이루어져서 발전기를 구동시키는 동력을 발생하는 부력을 이용한 발전 방법에 있어서, 부력탱크가 수조내의 수면상에 부상되어 내부에 물이 차여진 상태에서 밀폐되어 수조의 물이 배출될 때에 중력에 의하여 하강하게 되고, 수조의 물이 배출되어 하강한 부력탱크 내부의 물이 배출되면 수조에 물이 재공급되어 부력탱크가 상승하면서 동력을 발생하게 되는 것으로, 연속적으로 배치된 다수개의 수조 내에 물이 공급되고 배출되는 과정에서 승강 이동하는 부력탱크에 연동하는 레버에 의하여 발전기를 구동시키기 위한 동력을 얻게 되는데, 부력탱크와 수조의 수중에서 승강 이동하게 됨에 따라 동력이 생산이 더디게 진행되었던 종래의 방법과는 달리 부력탱크가 수조의 물 위에 부상한 상태에서 상승하고, 상승된 부력탱크에 수조 내의 물이 유입되어 비교적 중량체가 된 부력탱크가 낮아지는 수위와 함께 중력으로 하 강하면서 신속하게 이동할 수 있게 되어 원활하게 발전 동력을 생산할 수 있는 것이다.
부력, 중력, 발전

Description

부력과 중력을 이용한 발전 장치 {Power generation apparatus using gravitation force and bouyancy}
본 발명은 수중에서 침수되고 상승하는 부력탱크의 부력과 중력을 이용하여 발생되는 유압을 이용하여 발전기를 구동시킴으로서 전력을 생산할 수 있는 발전 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 수조에 담겨진 물에 의하여 승강 이동하는 부력탱크가 설치되고, 상기 부력탱크에 연결된 커넥팅 로드에 의하여 부력탱크가 승강이동하는 동력이 전달되어 발전기를 구동시키는 발전 방법에 있어서, 부력탱크가 수조내의 수면위에 부상되어 내부에 물이 차여진 상태에서 밀폐되어 수조의 물이 배출될 때에 중력에 의하여 하강하게 되고, 수조의 물이 배출되어 하강한 부력탱크 내부의 물이 배출되면 수조에 물이 재공급되어 부력탱크가 부력에 의하여 상승하면서 동력을 발생하게 되며, 이와 동시에 수조 내에 물이 공급되고 배수되면서 수조 자체가 승강 작동하는 힘을 이용하여 동력을 발생할 수 있게 되는 부력과 중력을 이용한 발전 장치에 관한 것이다.
본 발명과 관련된 선행기술에는 미국특허 제45998579호, 대한민국 공개특허 2003-0023482 부력탱크의 부력을 이용한 회전 동력 발생 장치그리고 특허출원 10-2007-68406의 '부력탱크의 부력을 이용한 동력 발생 장치'가 알려져 있다.
미국특허 제4599857호는 밸브가 과다하게 사용되며, 밸브를 제어하기 위한 별도의 프로그램을 포함하는 제어시스템을 필요로 하는 것이다.
대한민국 공개특허 2003-0023482부력탱크의 부력을 이용한 회전 동력 발생 장치는 강, 하천, 댐과 같이 물의 흐름이 상시 보장되는 곳에 설치되는 복수개의 실린더형 도크마다 설치되는 부력이 큰 피스톤 대용의 부력탱크가 이동하는 축차적 승강운동을 크랭크축에 전달하여 크랭크축의 회전력을 발전기 등의 가동에 사용할 수 있게 한 것으로, 상시 물 흐름이 보장되는 곳에 설치되어야 하는 설치 장소에 제약이 따르고 급수 개폐기와 보충수 유입관 등과 같은 밸브 제어 시스템을 필요로 하므로 장치가 복잡하게 되는 문제점이 있는 것이었다.
특허출원 10-2007-68406의 '부력탱크의 부력을 이용한 동력 발생 장치'는 수조의 수중에 놓여져서 승강이동할 수 있도록 가이드 레일에 안내되는 부력탱크의 중앙 상부로부터 대기로 통하는 수직 이동축이 형성되고, 상기 수직 이동축에는 크랭크 샤프트를 회전시키는 커넥팅 로드가 설치되어 수중에서 부력에 의하여 승강하는 부력탱크에 의하여 크랭크축을 회전시키게 됨으로써 동력을 발생시키는 부력을 이용한 동력 발생 장치에 있어서, 가이드 레일이 형성되는 가이드 레일에 안내되어 수중에서 승강 가능하게 설치되면서 챔버를 구비하는 부력탱크; 상기 부력탱크가 상승할 수 있도록 부력탱크의 한쪽편 하부와 양수 호스로 연결되면서 수조 외부에 설치되는 양수펌프; 상기 부력탱크가 상승할 수 있도록 상기 양수펌프의 양수 작동 시 챔버 내에 공기를 유입시키기 위하여 부력탱크의 한쪽편 상부와 수조 외부가 공기유입 호스로 연결되는 공기 유입구; 상기 양수펌프와 상기 공기 유입구가 협력하여 상승된 상기 부력탱크가 하강할 수 있도록 부력탱크의 한쪽편 상부에 설치되어 상기 수조의 물을 챔버 내에 공급하는 급수밸브; 그리고 상기 양수펌프와 상기 급수밸브의 작동시기를 감지하여 작동 신호를 출력하는 감지수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 것으로, 부력탱크가 상승할 수 있도록 수조의 외부에 설치되는 양수펌프가 부력탱크의 한쪽편 하부와 양수 호스로 연결되고, 또한 상기 부력탱크가 상승할 수 있도록 상기 양수펌프의 양수 작동시 챔버 내에 공기를 유입시키기 위하여 부력탱크의 한쪽편 상부와 수조 외부가 공기유입 호스로 연결되어 적어도 2개의 호스가 수조 내의 수중에 설치됨으로써 부력탱크가 승강이동을 하는데 저항이 발생하게 되고, 부력탱크가 수중에서 승강이동을 하게 됨에 따라 수중에서 저항을 받게되어 부력탱크의 승강이동이 더디게 진행되는 결점이 있다.
본 발명은 간단한 기구적 장치에 의하여 부력탱크가 탱크 내에 유입되고 배출되는 물에 의하여 형성되는 수면위에 부상한 상태에서 수면을 따라서 부력과 중력에 의하여 승강이동 하게 함으로써 부력탱크가 승강이동하는 데에 따르는 외부와의 마찰 저항을 최소화하여 적은 소요동력으로 발전 동력을 얻을 수 있는 부력과 중력을 이용한 발전 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 의도하는 목적을 달성하기 위한 기술적인 특징은 다수개의 수조가 연속적으로 설치되면서 각각의 수조에는 최대 수위를 감지하는 최고수위 감지센서와 최저 수위를 감지하는 최저수위 감지센서가 설치되고, 각각의 수조는 유입밸브가 설치된 유입관과 배출밸브가 설치된 배출관으로 연결되어 수조의 물이 연속적으로 공급 및 배출되며, 상기 수조의 수위를 따라 승강 이동하는 부력탱크에는 수조의 물이 유입되고 배출되는 전자밸브와 발전기를 구동시키는 커넥팅 로드가 설치되어 수중에서 부력에 의하여 승강하는 부력탱크에 의하여 발전기를 회전시키게 됨으로써 전력을 생산할 수 있게 되는 발전 장치에 있어서,
수직으로 입설되는 메인 프레임;
상기 메인 프레임에 중앙부위가 회전 가능하게 고정되어 양쪽 자유단부의 승강작동이 자유롭게 설치되는 다수개의 레버;
상기 레버의 양쪽 자유단부에 선회 가능하게 고정되면서 상부쪽으로부터 하부쪽으로 물이 연속적으로 공급될 수 있도록 개폐밸브를 구비하는 플랙시블 파이프로 연결되는 다수개의 수조;
상기 수조에 물을 공급하는 상부탱크;
상기 수조의 하부에 설치되는 수조와 플랙시블 파이프로 연결되어 배출되는 물이 집수되어 상기 상부탱크로 회수시키는 하부탱크;
한쪽 단부는 상기 메인 프레임에 고정되고, 다른 한쪽의 단부는 상기 레버에 선회 가능하게 고정되어 레버가 시소 작동을 함에 따라 구동하여 유압을 발생시키는 제1유압펌프;
상기 수조 내에 설치되어 수위를 따라 승강 이동하는 부력탱크에는 수조의 물이 유입되고 배출되는 전자밸브와 공기배출공이 형성되면서 상단부의 양쪽에는 제1커넥팅로드의 한쪽 단부가 고정축으로 선회 가능하게 고정되면서 다른 한쪽의 단부는 수조 상부의 고정대에 중앙 부위가 고정축으로 선회 가능하게 고정되는 제2커넥팅로드의 한쪽 단부와 선회 가능하게 고정축으로 고정되며, 제2커넥팅로드의 다른 한쪽의 단부는 발전기를 구동시키는 유압시스템과 연결되는 동력전달기구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
수조의 수위를 따라 승강 이동하는 부력탱크에는 수조의 물이 유입되고 배출되는 전자밸브와, 공기배출공이 형성되어, 발전기를 구동시키는 동력전달기구와 연결되고, 상기 동력전달기구는 부력탱크 상부에 한쪽 단부가 선회 가능하게 고정축 으로 고정되는 제1 커넥팅 로드와, 상기 제1 커넥팅 로드의 다른 한쪽 단부에 고정축으로 선회 가능하게 고정되면서 중앙 부위가 수조 상부의 고정대에 고정축으로 선회 가능하게 고정되는 제2 커넥팅 로드의 단부가 유압시스템과 연결된다.
동력전달기구는 부력탱크 상부에 한쪽 단부가 선회 가능하게 고정축으로 고정되는 제1 커넥팅 로드와, 상기 제1 커넥팅 로드의 다른 한쪽 단부에 고정축으로 선회 가능하게 고정되면서 중앙 부위가 수조 상부의 고정대에 고정축으로 선회 가능하게 고정되는 제2 커넥팅 로드의 단부가 유압시스템과 연결된다.
유압 시스템은 동력전달기구의 제2 커넥팅 로드의 단부에 고정축으로 선회 가능하게 고정되는 피스톤 로드를 포함하는 제1유압펌프와 유압모터, 그리고 메인 프레임과 레버에 설치되는 제1유압펌프로 구성된다.
또한 부력탱크의 상부에는 전자밸브의 작동시 부력탱크 내부로 수조의 물이 유입되고 배출될 수 있도록 공기 배출공이 형성되고, 부력탱크의 상단 양쪽에는 제1 커넥팅 로드의 하단부가 선회 가능하게 고정되고, 상기 제1 커넥팅 로드의 상단부는 중간부위가 수조에 회전가능하게 고정되어 선회하는 제2 커넥팅 로드의 한쪽 단부가 제1유압펌프의 피스톤 로드가 선회 가능하게 고정되며, 상기 제1유압펌프의 피스톤 로드는 발전기의 구동시키는 제1유압펌프에 유압을 공급하게 되는 것을 특징으로 한다.
다수개의 수조가 연속적으로 설치되면서 각각의 수조에는 최대 수위를 감지하는 최고수위 감지센서와 최저수위를 감지하는 최저수위 감지센서가 설치되고, 각각의 수조는 유입밸브가 설치된 유입관과 배출밸브가 설치된 배출관으로 연결되어 수조의 물이 연속적으로 공급 및 배출되고, 수조의 수위를 따라 승강 이동하는 부력탱크에는 수조의 물이 유입되고 배출되는 전자밸브와, 발전기를 구동시키는 동력전달기구와 유압 시스템이 설치되어 수중에서 부력에 의하여 승강하는 부력탱크에 의하여 발전기를 회전시키게 됨으로써 전력을 생산할 수 있게 된다.
이와 동시에 수조가 상승 하강을 반복함에 따라 시소작동을 하는 레버가 제1유압펌프를 작동시켜서 동력을 발생하게 된다.
이와 같은 본 발명은 수조가 연속적으로 설치되어 공급되고 배출되는 물이 순환되면서 부력탱크를 승강이동시켜서 동력을 발생시키게 되는 것으로서, 수조에 공급되는 물의 수위가 상승되면서 부력탱크가 상승하게 되고, 상승된 부력탱크에 수조의 물이 유입되어 수조의 물이 배출됨과 동시에 부력탱크의 중력에 의하여 하강하게 되어 연속적으로 승강이동하는 부력탱크가 동력을 발생시키게 되어 종래에 선행된 기술에서 제시되었던 복잡한 구성과는 달리 간단한 구조에 의하여 부력탱크를 승강 동작시켜서 발전 동력을 얻을 수 있게 되는 것이다.
즉 유입관의 유입밸브가 닫혀져서 내부에 물이 차여지면서 배출관의 배출밸브가 열려서 수조내의 물이 배출됨과 동시에 내부에 물이 충만된 상태로 수조 내에 부상되어 있는 부력탱크가 내려가면서 동력전달기구가 구동하게 됨으로써 유압이 발생하게 된다.
이렇게 수조의 물이 배수된 상태를 최저수위 감지센서가 감지하여 배출밸브 가 닫히고 부력탱크의 전자밸브가 열려서 부력탱크 내의 물이 배출되어 수조의 밑 부분에 차여지게 되면 부력탱크의 전자밸브가 닫혀져서 부력탱크를 밀폐시키게 된다.
이후에 부력탱크에서 배출된 물을 최저수위 감지센서가 감지하고 부력탱크의 전자밸브가 닫힌 상태에서 유입밸브가 열려서 앞서 설치된 수조의 배출밸브로부터 배출되는 물이 수조로 유입되어 상부 감지센서가 감지할 때까지 속이 빈 부력탱크가 상승하면서 다시 유압을 발생시키게 된다.
이렇게 부력탱크가 상승하여 정하여진 위치에 도달하는 것을 상부센서가 감지하여 부력탱크의 밸브를 개방시켜서 수조 내의 물이 부력탱크로 유입되어 충전되면서 수조가 일정 수위가 되면 최고수위 감지센서의 제어신호에 의하여 유입밸브가 닫히고, 배출밸브가 열려서 수조의 물이 배출되는 과정을 반복하게 된다.
이와 같은 본 발명의 발전 방법은 연속적으로 배치된 다수개의 수조 내에 물이 공급되고 배출되는 과정에서 승강이동하는 부력탱크에 연동하는 레버에 의하여 발전기를 구동시키기 위한 동력을 얻게 되는데, 부력탱크와 수조의 수중에서 승강 이동하게 됨에 따라 동력이 생산이 더디게 진행되었던 종래의 방법과는 달리 부력탱크가 수조의 물 위에 부상한 상태에서 상승하고, 상승된 부력탱크에 수조 내의 물이 유입되어 비교적 중량체가 된 부력탱크가 낮아지는 수위와 함께 중력으로 하강하면서 신속하게 이동할 수 있게 되어 원활하게 발전 동력을 생산할 수 있다.
이와 같은 본 발명은 부력탱크가 수중에서 왕복 이동하는 힘을 이용하여 커넥팅 로드를 작동시켜서 발전에 필요한 유압을 얻을 수 있게 되므로, 종래에 부력을 이용한 발전 장치와 같이 복잡한 제어시스템을 필요로 하지 않고 승강이동하는 수조와 레버에 의하여 동력을 얻을 수 있는 효과가 있는 것이다.
따라서 본 발명은 단독적으로 설치되거나 산업설비에서 모터가 설치되는 곳에서 부가적으로 설치되어 수중에서 부력에 의하여 승강하는 부력탱크에 의하여 커넥팅 로드를 통하여 유압을 발생시켜서 발전기를 구동시키게 됨으로써 부수적인 동력으로 발전설비를 가동시킬 수 있게 되어 자가 발전 시설 등에 이용할 수 있어서 에너지가 부족한 국내의 산업시설에 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명의 특징과 장점들은 첨부된 도면에 의하여 설명되는 실시예의 의하여 보다 명확하게 될 것이다.
도 1는 본 발명의 전체 시스템의 개략적인 장치도이고, 도 2는 본 발명의 순환 급수 상태를 나타낸 급수시스템 계통도이며, 도 3 내지 도 6은 본 발명의 작동 상태를 나타낸 단면도이다.
이들 도면을 참조하면 본 발명의 부력을 이용한 동력 발생 장치는 메인 프레임(100), 레버(110), 수조(1), 부력탱크(2), 유입관(3), 배출관(4), 감지수단, 동 력전달기구(6,6a), 그리고 발전기(도시도지 아니함)를 포함하는 유압시스템(7), 상부 물탱크(8) 및 하부 물탱크(9)로 구성된다.
레버(110)는 다수개가 메인 프레임(100)에 회전가능하게 고정축(111)으로 고정되어 양쪽 단부에 수조(1)가 설치된다.
수조(1)는 레버(110)에 회전 가능하게 고정축(19)으로 고정되면서, 상부에는 동력전달기구(6)를 설치하기 위한 고정대(11,11a)가 형성되고, 하부에는 유입관(3)과 배출관(4)이 형성되며, 내부에 부력탱크(2)를 수용하면서 부력탱크(2)의 이동 상태를 감지하기 위한 감지수단과 동력전달기구(6,6a)가 설치되어 있다.
이러한 수조(1)는 다수개의 수조(1,1a,1b,1c,1d,1e)가 설치되는데, 1,1a,1b와 1c,1d,1e가 각각 직렬로 연속적으로 설치되어 수조 내의 물이 순환될 수 있게 되어있다. 최상부에 설치되는 수조(1,1c)는 상부 물탱크(8)로부터 물이 공급되고, 최하부에 설치되는 수조(1b,1e)에서 배출되는 물은 하부 물탱크(9)에 집수된 다음 정량공급펌프(Pa,Pb)에 의하여 상부 물탱크(8)로 회수되어 반복 순환된다. 수조의 개수는 도시된 예에 한정되지 않고 더 많이 설치될 수 있음은 물론이다.
부력탱크(2)의 하부에는 수조(1)의 물이 유입되고 배출되는 전자밸브(20,20a)가 형성되어 있고, 상부에는 전자밸브(20,20a)를 통하여 수조(1)의 물이 원활하게 유입되고 배출될 수 있도록 공기배출공(21)이 형성되어 수조(1)의 수위와 함께 승강 이동할 수 있게 되어있고, 상부에는 승강이동하는 동력을 이용하여 발전기를 구동시키기 위한 동력전달기구(6)가 형성되어 있다.
전자밸브(20,20a)는 부력탱크(2)에 유입되고 배출되는 물의 평형을 유지하기 위하여 양쪽에 형성되는 것이 바람직하다.
유입관(3)은 수조(1)의 하단부에 설치되면서 유입밸브(30)가 설치되어 수조(1)에 물을 공급할 수 있게 되어 있다.
이러한 유입관(3)은 다수개의 수조(1)가 수직 방향으로 연속적으로 설치되어 수조의 물이 순환될 수 있게 구성됨에 따라 앞서 설치된 수조(1a)에 형성되는 배출관(4a)과 연결되는 구조로 설치된다.
배출관(4)은 수조(1)의 하단부에 설치되면서 배출밸브(40)가 설치되어 수조(1)의 물을 배출시킬 수 있게 되어 있다.
이러한 배출관(4)은 다수개의 수조(1)가 수직 방향으로 연속적으로 설치되어 수조의 물이 순환될 수 있게 구성됨에 따라 앞서 설치된 수조(1a)에 형성되는 유입관(3a)과 연결되는 구조로 설치된다.
감지수단은 수조(1)의 상부에 설치되는 상부센서(50)와 최고수위 감지센서(51) 및 수조(1)의 하부에 설치되는 최저수위 감지센서(52)로 구성된다.
상부센서(50)는 부력탱크(2)가 상승하여 최상부에 위치하는 순간을 감지한다. 이러한 상부센서(50)는 부력탱크(2)가 상승할 때 연동하는 동력전달기구(6)의 이동 상태를 감지하거나 부력탱크(2) 자체가 최고 상승 위치에 도달한 상태를 감지 할 수 있도록 설치될 수 있다.
최고수위 감지센서(51)는 수조(1)의 상부에 설치되어 부력탱크(2)를 충전하면서 상승한 수위를 감지하여 부력탱크(2)의 전자밸브(20)를 개폐시키는 제어신호와 유입관(3)의 유입밸브(30)와 배출관(4)의 배출밸브(40)를 개폐시키는 제어신호를 발생하여 수조(1) 내의 물이 순환될 수 있게 한다.
최저수위 감지센서(52)는 수조(1)의 하부에 설치되어 수조(1)에서 배출된 수위를 감지하여 유입밸브(30)와 배출밸브(40)를 개폐시키는 제어신호와, 부력탱크(2)가 하강한 상태를 감지하여 전자밸브(20)를 개폐시키는 제어신호를 출력한다.
동력전달기구(6,6a)는 부력탱크(2)에 고정되는 제1 커넥팅 로드(61,61a)와 제1 커넥팅 로드(61,61a)의 다른 한쪽 단부에 선회 가능하게 고정되면서 중앙 부위가 수조(2)의 상부에 선회 가능하게 고정되는 제2 커넥팅 로드(62,62a)로 구성된다.
제1 커넥팅 로드(61,61a)는 부력탱크(2)의 상부에 형성된 브라켓(22,22a)에 하단부가 선회 가능하게 고정축(63,63a)으로 고정되고, 상단부는 제2 커넥팅 로드(62,62a)와 고정축(64,64a)으로 선회 가능하게 고정된다.
제2 커넥팅 로드(62,62a)는 수조(2)의 상부에 설치된 고정대(11,11a)에 고정축(65,65a)으로 중앙 부위가 선회 가능하게 고정되면서 앞서 설명한 바와 같이 한쪽 단부는 제1 커넥팅 로드(61,61a)에 고정축(64,64a)으로 회전 가능하게 고정되고 다른 한쪽의 단부는 유압시스템(7)을 구성하는 제1유압펌프(70,70a)의 피스톤 로드(71,71a)에 고정축(66,66a)으로 선회 가능하게 연결되어 동력을 전달한다.
고정축(65,65a)에는 상부센서(50)가 설치되어 제2 커넥팅 로드(62)가 작동할 때 회전하는 상태를 감지할 수 있게 되어 있다.
유압시스템(7)은 제1유압펌프(70,70a)와 유압모터(72,72a) 및 제2유압펌프(73,73a)로 구성된다.
제1유압펌프(70,70a)는 피스톤 로드(71,71a)가 동력전달기구(6,6a)의 제2 커넥팅 로드(62,62a)의 단부에 고정축(66,66a)으로 선회 가능하게 고정되어 부력탱크(2)가 이동하면서 얻어지는 동력으로 유압을 발생시킨다.
유압모터(72,72a)는 제1유압펌프(70,70a)의 유압을 전달받아서 발전기를 구동시킨다.
제2유압펌프(73,73a)는 본체(74,74a)가 메인 프레임(100)에 고정축(75,75a)로 회전 가능하게 고정되고, 피스톤로드(76,76a)는 레버(110)에 고정축(77,77a)으로 회전 가능하게 고정되어 수조(1,1a)가 승강이동할 때에 이소 작동을 하는 레버(110)에 의하여 동력을 발생한다.
제2유압펌프(73,73a)에서 발생된 동력은 상기한 유압펌프(72,72a)에 공급될 수 있고, 별도의 유압펌프가 더 구성될 수도 있다.
이와 같은 본 발명은 상부 물탱크(8)로부터 물이 공급된 다음 유입밸브(30)가 닫힌 상태에서 배출밸브(40)가 열려서 수조(1) 안의 물이 빠지면 부력탱크(2)가 내려가면서 동력전달기구(6,6a)를 통하여 유압시스템(7)에 동력이 전달되고, 수조(1)에서의 배수 직후에 다시 유입되는 물에 의하여 부력탱크(2)가 상승하면서 동력전달기구(6,6a)를 통하여 유압시스템(7)에 동력이 전달되어 유압이 발생되고, 이 유압이 다시 발전기를 구동시켜서 전력을 생산할 수 있게 된다.
이러한 과정을 수조(1)에 물이 만수위가 된 상태로부터 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2는 수조(1)에 물이 만수위가 된 상태의 단면도를 나타내고 있다.
이 도면에서 참조되는 바와 같이 수조(1)가 만수위가 되어 다음 동작을 개시하기 직전의 상태는 유입관(3)의 유입밸브(30)와 배출관(4)의 배출밸브(40)가 모두 닫혀있고, 부력탱크(2)의 챔버(23)에는 수조(1)의 물이 완전히 충전되어 전자밸브(20,20a)가 닫혀있는 상태이다.
이렇게 수조(1) 내의 물이 만수위가 된 상태를 상부센서(50)가 감지하면 부력탱크(2)의 전자밸브(20,20a)를 닫고, 배출관(4)의 배출밸브(40)를 개방시키는 제어신호를 출력한다.
상부센서(50)에 의한 제어신호에 의하여 배출밸브(40)가 열리면 도 3에서 보는 바와 같이 수조(1) 내의 물이 배출관(40)으로 배출되면서 수조(1)의 수위가 낮아지게 되는데, 이때 전자밸브(20,20a)가 닫혀서 밀폐된 부력탱크(2) 내에는 물이 들어있기 때문에 부력탱크(2)가 상당한 자중을 보유하게 되어 신속하게 하강할 수 있게 된다.
부력탱크(2)가 하강하면, 부력탱크(2) 상부에 형성된 브라켓(22,22a)에 고정축(63,63a)으로 고정된 제1 커넥팅 로드(61,61a)가 따라서 내려가면서 이에 제2 커넥팅 로드(62,62a)가 연동하게 되는데, 제2 커넥팅 로드(62,62a)는 고정대(11,11a)에 고정축(65,65a)으로 선회 가능하게 고정되어 있어서 다른 한쪽의 단부는 고정축(65,65a)을 중심으로 상승하는 방향으로 선회하여 유압피스톤(70,70a)의 피스톤로드(71,71a)가 상승하여 유압을 발생시키게 된다.
이후에 수조(1) 안의 물이 배수된 상태를 최저수위 감지센서(52)가 감지하면 배출밸브(40)가 닫히고 부력탱크(2)의 전자밸브(20,20a)가 열려서 부력탱크(2) 내의 물이 배출되어 수조(1) 밑부분에 차게 된다.
부력탱크(2)에서 배출되는 물을 최저수위 감지센서(52)가 감지하면 도 4에서 보는 바와 같이 부력탱크(2)의 전자밸브(20,20a)가 닫히고 유입관(3)의 유입밸브(30)가 열려서 앞서 설치된 수조(1a)의 배출밸브(40a)에 의하여 배출되는 물이 유입밸브(30)를 통하여 수조(1)로 유입된다.
수조(1)에 물이 차오르면 속이 빈 부력탱크(2)가 상승하면서 제1 커넥팅 로드(61,61a)와 제2 커넥팅 로드(62,62a)가 연동하여 제1유압펌프(70,70a)의 피스톤 로드(71,71a)를 하강시켜서 다시 유압을 발생시키게 된다.
이때 제2 커넥팅 로드(62,62a)를 고정하고 있는 고정축(65,65a)이 회전하면서 부력탱크(2)가 상승한 상태를 상부센서(50)가 감지하면 부력탱크(2)의 전자밸브(20,20a)가 열려서 도 5에서 보는 바와 같이 수조(1)의 수위가 계속 상승하면서 부력탱크(2) 내에 물이 유입된다. 이때 부력탱크(2) 내의 공기는 공기배출공(21)을 통하여 배출됨으로서 수조(1)의 물이 부력탱크(2) 내부로 원활하게 유입된다.
이렇게 수조(1)의 수위가 계속 상승하면서 도 2에서 보는 바와 같이 부력탱크(2) 내에 물이 완전히 유입되는 시점이 되면 유입관(3)의 유입밸브(30)가 닫히고, 배출관(4)의 배출밸브(40)가 열려서 수조(1)의 물을 배수시키는 과정을 연속적으로 수행하게 된다.
도 1는 본 발명의 전체 시스템의 개략적인 장치도
도 2는 본 발명의 순환 급수 상태를 나타낸 급수시스템 계통도
도 3 내지 도 6은 본 발명의 작동 상태를 나타낸 단면도로서
도 3은 부력탱크가 충전된 상태를 나타낸 단면도
도 4는 부력탱크가 하강한 상태를 나타낸 단면도
도 5는 부력탱크가 부상하는 상태를 나타낸 단면도
도 6은 부력탱크가 충전되는 상태를 나타낸 단면도
* 도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 수조 2 : 부력탱크
3 : 유입관 4 : 배출관
6 : 동력전달기구 7 : 유압시스템
20,20a : 전자밸브 21 : 공기 배출공
30 : 유입밸브 40 : 배출밸브
50 : 상부센서 51 : 최고수위 감지센서
52 : 최저수위 감지센서 61,61a : 제1 커넥팅 로드
62,62a : 제2 커넥팅 로드 70,70a : 제1유압펌프
72,72a : 유압모터 73,73a : 제2유압펌프

Claims (1)

  1. 다수개의 수조가 연속적으로 설치되면서 각각의 수조에는 최대 수위를 감지하는 최고수위 감지센서와 최저 수위를 감지하는 최저수위 감지센서가 설치되고, 각각의 수조는 유입밸브가 설치된 유입관과 배출밸브가 설치된 배출관으로 연결되어 수조의 물이 연속적으로 공급 및 배출되며, 상기 수조의 수위를 따라 승강 이동하는 부력탱크에는 수조의 물이 유입되고 배출되는 전자밸브와 발전기를 구동시키는 커넥팅 로드가 설치되어 수중에서 부력에 의하여 승강하는 부력탱크에 의하여 발전기를 회전시키게 됨으로써 전력을 생산할 수 있게 되는 발전 장치에 있어서,
    수직으로 입설되는 메인 프레임;
    상기 메인 프레임에 중앙부위가 회전 가능하게 고정되어 양쪽 자유단부의 승강작동이 자유롭게 설치되는 다수개의 레버;
    상기 레버의 양쪽 자유단부에 선회 가능하게 고정되면서 상부쪽으로부터 하부쪽으로 물이 연속적으로 공급될 수 있도록 개폐밸브를 구비하는 플랙시블 파이프로 연결되는 다수개의 수조;
    상기 수조에 물을 공급하는 상부탱크;
    상기 수조의 하부에 설치되는 수조와 플랙시블 파이프로 연결되어 배출되는 물이 집수되어 상기 상부탱크로 회수시키는 하부탱크;
    한쪽 단부는 상기 메인 프레임에 고정되고, 다른 한쪽의 단부는 상기 레버에 선회 가능하게 고정되어 레버가 시소 작동을 함에 따라 구동하여 유압을 발생시키 는 제1유압펌프;
    상기 수조 내에 설치되어 수위를 따라 승강 이동하는 부력탱크에는 수조의 물이 유입되고 배출되는 전자밸브와 공기배출공이 형성되면서 상단부의 양쪽에는 제1커넥팅로드의 한쪽 단부가 고정축으로 선회 가능하게 고정되면서 다른 한쪽의 단부는 수조 상부의 고정대에 중앙 부위가 고정축으로 선회 가능하게 고정되는 제2커넥팅로드의 한쪽 단부와 선회 가능하게 고정축으로 고정되며, 제2커넥팅로드의 다른 한쪽의 단부는 발전기를 구동시키는 유압시스템과 연결되는 동력전달기구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 부력과 중력을 이용한 발전 장치.
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