KR20110025459A

KR20110025459A - 유체 압력을 이용한 발전시스템

Info

Publication number: KR20110025459A
Application number: KR1020090083533A
Authority: KR
Inventors: 김병만
Original assignee: 김병만
Priority date: 2009-09-04
Filing date: 2009-09-04
Publication date: 2011-03-10

Abstract

본 발명은, 지렛대의 원리로서 토크를 증대시켜 전달하는 메인발전기가 유체압력에 의한 반 작용력이 적용되는 브레이드에 연결되고, 상기 유체에 의한 작용력은 보조발전기에 적용되도록 하여 발전에 따른 압력 손실을 최소화 하면서 전기를 생산할 수 있도록 하는 유체 압력을 이용한 발전시스템에 관한 것이다.

이에 따라서, 메인발전기와 연결되는 브레이드에 유체압력에 의한 반력이 작용토록 하면서 유체의 압력은 보조발전기에 동작토록하여 발전에 따른 압력손실을 최소화 하면서 전기를 생산할 수 있도록 하는 것이다.

브레이드, 펌프, 분사노즐, 압축기

Description

유체 압력을 이용한 발전시스템{a power generation system using hydraulic pressure}

본 발명은 지렛대의 원리로서 증대되는 토크에 의해 동작하는 메인발전기가 유체에 의한 반 작용력이 적용되는 브레이드에 연결되고, 상기 유체에 의한 작용력은 보조발전기에 적용되도록 하여 발전에 따른 압력 손실을 최소화 하면서 전기를 생산할 수 있도록 하는 유체 압력을 이용한 발전시스템에 관한 것이다.

종래의 발전설비는, 대부분 화석연료를 사용하여 지구의 온난화를 초래하여 지구의 환경 오염이 심각한 상태로, 지구의 쾌적한 환경을 만들기 위해 대체에너지 개발에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

현재 태양열, 풍력, 소수력 등을 이용한 전기에너지나 열에너지를 생산하고 있지만, 태양열이나 풍력 등 자연에너지를 이용하기 위해서는 설비 투자비용이 많이 소요되고 꾸준한 연구개발이 필요한 바, 현실적으로 실용화하기에는 많은 어려움이 따른다.

따라서, 비교적 연구 및 설비투자 비용이 적게 소요되고, 설치가 쉬운 발전장치로 자연에너지를 효율적으로 이용할 수 있는 방법을 필요로 하고 있는 실정이 다.

이와같은 기술과 관련하여 공개특허공보 제2006-26378호에 발전장치가 개시되어 있으며 그 구성은 도1에서와 같이, 수중 및 지상에 다수의 프레임(23)을 설치하되, 설치된 프레임(23)에 지렛대(13)와 중심대(28)가 연결되어 부착된 충격판(14)을 충격탱크(33) 안에 설치하고, 중심대(28)와 분리대(38)에 연결된 물체(27)가 피스톤(15)과 결합되어 압력실린더(39)에 조립되고, 상기 충격탱크(33)와 압력실린더(39) 밑에 지렛대(13)를 일체형으로 설치하고, 물저장탱크(11)와 충격탱크(33)에 연결되어 물이동파이프(24) 및 판막통(12)을 설치하고, 상기 물이동파이프(24)에 수차와 발전기를 설치하는 구성으로 이루어 진다.

이때, 상기에서 설치된 충격탱크(33)에는 공기배출구(22)가 설치되어 물저장탱크(11)에서 물이동파이프(24)에 의해 물저장판(16)에 물이 이동되어 모아진후 모아진물(25)이 낙하하여 떨어질 때 밑의 공기를 공기배출구(22)를 통하여 외부로 공기를 배출하고, 상기 물저장판(16)을 열고, 닫고 할 때는 물저장판(16)에 지지대(36)와 스토퍼(35) 실린더a(18)가 설치되며, 상기 실린더a(18)를 전진으로 지지대(36)를 밀어올려 물저장판(16)을 닫고, 상기 물저장판(16)에 물이 모이면 스토퍼(35)를 작동하여 물저장판(16)에 모아진물(25)을 충격판(14)으로 낙하시킨다.

그리고, 상기 모아진물(25) 아래공기는 공기배출구(22)로 배출하고, 모아진물(25)이 충격판(14)에 떨어진 충격의 힘으로 충격판(14)에 중심대(28)로 연결된 지렛대(13)를 하강시키고, 지렛대(13)에 의해 충격의 힘이 증가된 힘에 의해 중심대(28)와 분리대(38)로 연결된 물체(27)와 피스톤(15)을 상승시켜 물이송파이 프(24)에 연결되는 수차를 구동시킨다.

그러나, 상기와 같은 발전장치는, 물저장판(16)에 압력에 의해 동작하는 물저장탱크가 충분한 수두를 형성하여야 하여 그 부피가 증가되고, 물저장판(16)에 수압을 발생시키기 위한 일정량 이상의 유량을 필요로 하여 충분한 물을 공급하기 위한 설비를 필요로 하는 단점이 있는 것이다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 메인발전기와 연결되는 브레이드에 유체압력에 의한 반작용력이 작용토록 하면서 유체에 의한 작용력은 유체가 직접 접촉되는 보조발전기에 작용토록 하여 발전에 따른 압력손실을 최소화 하면서 전기를 생산할 수 있도록 하는 유체 압력을 이용한 발전시스템을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명은 브레이드는, 분사노즐을 통하여 유체 압에 의한 반 작용력이 작용할 때 그 토크를 증대토록 회전블럭에 피봇 연결되는 각 브레이드의 일단부 다른 브레이드의 타단부가 하중전달수단을 통하여 연속하여 연결토록 하는 구성으로 전달되는 토크를 증대할 수 있도록 하고, 각 브레이드의 길이를 자유롭게 변화시켜 원하는 힘을 얻을 수 있도록 하는 유체 압력을 이용한 발전시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 하기의 노즐에 유체를 일정압력으로 공급토록 하는 유체가압유니트가 구비되고,

베이스를 중심으로 회전토록 설치되는 회전체의 회전방향을 따라 유체압력으로 동작하는 하나 이상의 보조발전기가 베이스에 구비되고,

상기 베이스의 상부에서 회전가능토록 설치되는 회전블럭에는 적어도 하나이상으로 그 일단이 연결되어 회전블럭에서 유동가능토록 하면서 유체가압유니트에 연결되는 하나 이상의 노즐을 갖는 브레이드가 지지되고,

상기 브레이드의 일측은 연결부재로서 연결되는 고정바를 통하여 브레이드와 동시에 회전토록 하면서 그 일단이 회전블럭과 구분되어 베이스를 중심으로 회전토록 설치되면서 메인발전기가 연결되는 고정바블럭에 연결되는 구성으로 이루어 진유체 압력을 이용한 발전시스템을 제공한다.

그리고, 본 발명의 고정바블럭은, 메인발전기와 분리설치되면서 다른 지지체에 회전토록 설치되는 유니버셜조인트를 통하여 연결되는 유체 압력을 이용한 발전시스템을 제공한다.

더하여, 본 발명의 브레이드는, 분사노즐을 통하여 유체 압에 의한 반 작용력이 작용할 때 그 토크를 증대토록 회전블럭에 피봇연결되는 각 브레이드의 일단부에 다른 브레이드의 타단부가 연결수단을 통하여 연속하여 연결토록 설치되어 전달되는 토크를 증대할 수 있도록 하는 구성으로 이루어진 유체 압력을 이용한 발전시스템을 제공한다.

계속하여, 본 발명의 베이스는, 수조형상으로 물등의 보관이 가능토록 설치되고, 상기 보조발전기는 고압펌프나 압축기등으로서 이루어진 유체가압유니트에 연결되는 하나 이상의 노즐 분사부와 연직하는 방향에서 만나도록 회전날개가 몸체의 상부에 경사 설치되는 구성으로 이루어진 유체 압력을 이용한 발전시스템을 제공한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 메인발전기와 연결되는 브레이드에 유체압력 에 의한 반작용력이 작용토록 하면서 유체에 의한 작용력은 보조발전기에 동작토록하여 발전에 따른 압력손실을 최소화 하면서 전기를 생산하며, 길이가 확대되는 브레이드에 수압이 작용토록 하는 구성으로 펌프를 통하여 필요로 하는 전기를 생산하고, 브레이드의 길이를 자유롭게 변화시켜 원하는 힘을 얻을 수 있는 효과가 있는 것이다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명에 따른 발전장치를 도시한 사시도이고, 도3은 본 발명에 따른 발전장치를 도시한 요부사시도이며, 도4는 본 발명에 따른 발전장치를 도시한 요부 단면도이고, 도5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전장치를 도시한 평면도이며, 도6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전장치를 도시한 평면도이다.

본 발명은, 하기의 노즐(150)에 유체를 일정압력으로 공급토록 하는 유체가압유니트(200)가 구비되고, 상기 노즐과 유체가압유니트(200)는 파이프(205)로서 연결된다.

이때, 상기 유체가압유니트(200)는, 공기탱크나 수조등의 몸체(157) 및 이에 연결되는 고압펌프 또는 압축기중에서 선택되는 고압유니트(155)로서 이루어 진다.

그리고, 하기의 베이스(110)를 중심으로 회전토록 설치되는 브레이드(100)의 회전방향을 따라 유체압력으로 동작하는 하나 이상의 보조발전기(250)가 베이스(110)에 구비된다.

더하여, 상기 베이스(110)의 상부에서 회전가능토록 설치되는 회전블럭(120)에는 적어도 하나 이상으로 그 일단이 연결되어 회전블럭(120)에서 유동가능토록 하면서 유체가압유니트(200)에 연결되는 하나 이상의 노즐(150)을 갖는 브레이드(100)가 지지된다.

계속하여, 상기 브레이드(100)의 일측은 연결부재(170)로서 연결되는 고정바(135a)를 통하여 브레이드(100)와 동시에 회전토록 하면서 그 일단이 회전블럭(120)과 구분되어 베이스(110)를 중심으로 회전토록 설치되면서 메인발전기(270)가 연결되는 고정바블럭(135)에 연결된다.

그리고, 상기 고정바블럭(135)은, 메인발전기(270)와 분리설치되면서 다른 지지체에 회전토록 설치되는 유니버셜조인트(275)를 통하여 연결된다.

더하여, 상기 브레이드는, 노즐(150)을 통하여 유체 압에 의한 반 작용력이 작용할 때 그 토크를 증대토록 회전블럭에 피봇(103)연결되는 각 브레이드의 일단부에 다른 브레이드의 타단부가 연결부재(170)을 통하여 연속하여 연결토록 설치되어 전달되는 토크를 증대할 수 있도록 설치된다.

계속하여, 상기 베이스(110)는, 수조형상으로 물등의 보관이 가능토록 설치되고, 상기 보조발전기(250)는 고압펌프나 압축기등으로서 이루어진 유체가압유니트(200)에 연결되는 하나 이상의 노즐과 방향에서 만나도록 회전날개(251)가 몸체(253)의 상부에 경사 설치된다.

한편, 상기 브레이드(100)는, 베이스(110)에 고정되는 고정축(115)의 둘레에 회전가능토록 설치되는 회전블럭(120)의 둘레에 하나 이상 설치된다.

또한, 상기 노즐(150)에는 회전블럭(120) 또는 베이스(110)에 설치되는 고압펌프 또는 압축기로서 이루어진 유체가압유니트와 연결되어 고압의 유체가 공급토록 설치된다.

상기 하중전달수단(170)은, 최대 직경을 갖는 브레이드(100)가 분사노즐(150)의 수압에 의해 유동할 때 그 힘을 다른 브레이드 또는 고정바에 전달하도록 설치되는 링크 또는 케이블중에서 선택되는 어느 하나이다.

즉, 상기 하중전달수단(170)은, 불리설치되거나 피봇연결되는 복수의 브레이드(100)에 각각 돌출 연결되면서 가이드로울러(175a)를 갖는 브라켓(175), 상기 분리되는 브레이드(100) 사이를 직접 또는 가이드로울러(175a)를 통하여 연결하여 순차로 움직이도록 하는 케이블(173)로서 이루어 진다.

또한, 상기 하중전달수단(170)은, 서로 다른 브레이드(100)를 각각 연결하도록 설치되는 링크(177)로서 이루어지며, 복원가능토록 스프링부재(174)가 브레이드 사이에 연결된다.

그리고, 상기 고정축과 회전블럭(120)사이에는 회전블럭의 역회전을 방지토록 래칫기어등으로 이루어진 역회전방지기어(117)가 더 구비된다.

더하여, 상기 베이스(110)에는 원주방향에 분사노즐에 대향토록 벽면에 복수의 보조발전기(250)이 구비되는 구성으로 이루어 진다.

상기와 같은 구성으로 이루어 진 본 발명의 동작을 설명한다.

도2 내지 도6에서와 같이 본 발명은, 여과기가 구비되는 탱크(157)에 설치되는 고압펌프 또는 압축기로서 이루어진 유체가압유니트(200)의 동작으로 고압상태 의 유체가 분사노즐(150)에 공급되면 상기 분사노즐(150)이 고정되는 브레이드(100)에는 분사노즐(150)의 유체 분사방향과 반대방향을 향하는 압력이 작용되어 상기 브레이드(100)가 회전블럭(120)을 중심으로 이동하게 된다.

즉, 상기 회전블럭(120)에 지지되는 브레이드(100)의 일단이 피봇(103)으로 연결되는 브레이드(100)가 회전블럭(120)을 중심으로 회전토록 된다.

계속하여, 상기 브레이드(100)의 이동시 상기 브레이드에 하중전달수단(170)을 통하여 연결되는 고정바(135a)가 이동하면서 고정바에 연결되는 고정바블럭(135)을 회전시키도록 한다.

이때, 상기 브레이드(100)는 하나만이 설치될 수도 있으나 도5및 도6에서와 같이 복수의 브레이드가 분할 설치되거나 피봇등으로 연결되는 구성의 조합을 통하여 최초의 브레이드에서 전달되는 토크를 증대시켜 고정바(135a)에 전달할 수 있도록 된다.

즉, 분할설치되는 브레이드(100)의 전체 길이가 베이스(110)의 내경측에 위치하는 하나의 브레이드 길이보다 길어 지도록 하여 지렛대의 역활을 수행토록 함으로써 하여 최종적으로 베이스(110) 내에 위치토록 되는 브레이드의 일반적인 길이보다 길게되는 스팬을 이용한 지렛대의 구성이 가능토록 됨으로써 분사노즐의 적은 힘으로 회전블럭에 큰 힘을 전달하게 된다.

이때, 상기 고정축과 회전블럭(120)사이에는 회전블럭의 역회전을 방지토록 래칫기어등으로 이루어진 역회전방지기어(117)가 더 구비되어 노즐에 의한 반작용력이 상실되는 현상을 방지하게 된다.

또한, 상기 회전블럭(120)의 회전시 이에 연결되면서 큰 토크에 의해 동작하도록 설치되는 별도의 감속기(미도시)를 더 구비하여 메인발전기(270)에 연결시킬 수 있다.

이와같은 역활을 수행하는 각 구성의 동작을 설명하면, 상기 회전블럭(120)의 둘레에 구분 설치되는 브레이드(100)의 배치구조를 달리하여 원하는 길이를 갖는 지렛대의 구조를 가져올 수 있게 한다.

한편, 상기 노즐(150)은, 압축되는 물 뿐만 아니라 고압의 기체도 사용할 수 있으며, 항공 역학적인 날개의 형상을 갖도록 되어 수직 설치할 경우 바람을 이용한 회전력을 이용할 수도 있게 된다.

그리고, 상기 하중전달수단(170)은, 브레이드(100)에 각각 돌출 연결되면서 가이드로울러(175a)를 갖는 브라켓(175), 상기 브레이드(100) 사이를 직접 또는 가이드로울러(175a)를 통하여 연결하여 순차로 움직이도록 하는 케이블(173)로서 이루어져 하나의 브레이드(100)에 연결되는 케이블이 이동할 때 다른 브레이드를 연속하여 이동시키게 된다.

또한, 상기 하중전달수단(170)은, 브라켓과 가이드로울러 및 케이블이 필요없이 서로 다른 브레이드(105)를 각각의 링크(177)로서 연결하여도 동일한 효과를 구현하게 된다.

그리고, 상기 브레이드(100) 사이에는 별도의 스프링부재(174)를 더 설치하면 하중의 미 작용시 복원토록 되어 브레이드(100)의 길이 최소화 된다.

더하여, 상기 베이스(110)의 원주방향에는 반사판(117)이 구비되어 브레이드 가 회전하면서 고압의 유체를 분사토록 하는 분사노즐에 대향하는 힘을 용이하게 발생시킬 수 있도록 한다.

또한, 상기 베이스(110)에는 노즐(150)에 대응하는 반사각도로서 배치되는 하나 이상의 보조발전기(250)가 구비되어 브레이드(100)를 회전토록 분사되는 고압의 유체가 직접 충돌되어 회전력을 발생시킴으로써 소비되는 압력을 재활용 하여 발전을 수행할 수 있게 된다.

이때, 상기 보조발전기(250)는 회전날개(251)가 몸체(253)의 상부에 경사 설치되어 고압펌프나 압축기등으로서 이루어진 유체가압유니트(200)에 연결되는 하나 이상의 노즐에서 분사되는 유체가 직각 방향에서 만나게 됨으로써 최적의 발전효율을 가져올수 있게 된다.

즉, 노즐(150)을 통한 고압의 유체가 분사될 때 발생하는 반 작용력에 의해 메인발전기(270)가 연결되는 브레이드(100)를 동작시켜 발전을 수행하고, 고압의 유체를 직접 충돌시켜 보조발전기(250)를 구동함으로써 보조 발전을 수행하게 되어 고압의 유체를 손실없이 발전에 사용할 수 있게 되는 것이다.

도1은 종래의 발전장치를 도시한 사시도이다.

도2는 본 발명에 따른 발전장치를 도시한 사시도이다.

도3은 본 발명에 따른 발전장치를 도시한 요부사시도이다.

도4는 본 발명에 따른 발전장치를 도시한 요부 단면도이다.

도5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전장치를 도시한 평면도이다.

도6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전장치를 도시한 평면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100...브레이드 115...고정축

120...회전블럭 150...노즐

155...고압펌프 200...유체가압유니트

270...메인발전기

Claims

지렛대의 원리가 적용되어 토크를 증대시켜 전달하면서 노즐에서 분사되는 유체에 의한 반 작용력이 적용토록 베이스에서 자유회전토록 설치되는 브레이드가 메인발전기에 연결되고, 상기 노즐에서 분사되는 유체에 의한 작용력은 베이스에 고정되는 하나 이상의 보조발전기에 적용되도록 설치되는 유체 압력을 이용한 발전시스템
제1항에 있어서, 상기 베이스에 고정되는 고정축의 둘레에 회전가능토록 회전블럭이 구비되고, 상기 회전블럭의 둘레에는 회전블럭에 지지되는 복수의 고정바와 상기 고정바를 중심으로 피봇연결되면서 하중전달수단으로서 연결되는 하나 이상의 브레이드가 설치되며, 상기 고정바는 메인발전기와 연결되는 구성으로 이루어 진 것을 특징으로 하는 유체 압력을 이용한 발전시스템
제2항에 있어서, 상기 메인발전기는, 고정바와 분리설치된 후 상기 고정바가 지지되는 고정바블럭과 유니버셜조인트를 통하여 연결되는 것을 특징으로 하는 유체 압력을 이용한 발전시스템
제1항에 있어서, 상기 브레이드는, 수직설치시 노즐을 통한 분사압력이 작용하지 않아도 바람에 의한 회전이 가능토록 공기역학적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 압력을 이용한 발전시스템
제1항에 있어서, 상기 노즐은, 고압펌프 또는 압축기 중에서 선택되는 어느 하나로서 이루어진 유체가압유니트가 연결되는 것을 특징으로 하는 유체 압력을 이용한 발전시스템
제1항에 있어서, 상기 하중전달수단은, 브레이드에 각각 돌출 연결되면서 가이드로울러를 갖는 브라켓, 상기 브레이드 사이를 직접 또는 가이드로울러를 통하여 연결하여 순차로 움직이도록 하는 케이블로서 이루어 져 각 브레이드 사이를 순차로 이동하면서 힘을 전달하도록 하는 것을 특징으로 하는 유체 압력을 이용한 발전시스템
제1항에 있어서, 상기 하중전달수단은, 서로 다른 브레이드를 각각 연결하도록 설치되는 링크로서 이루어지며, 복원가능토록 스프링부재가 브레이드사이에 연결되는 구성으로 하나의 브레이드가 이동할 때 다른 브레이드가 순차로 이동하면서 힘을 전달하도록 하는 것을 특징으로 하는 유체 압력을 이용한 발전시스템
제1항에 있어서, 상기 베이스는, 원주방향에 노즐에 대향토록 복수의 반사판이 구비되어 분사노즐의 대항력을 증가시키도록 하는 것을 특징으로 하는 유체 압력을 이용한 발전시스템
제1항에 있어서, 상기 보조발전기는, 회전날개가 몸체의 상부에 경사 설치되는 것을 특징으로 하는 유체 압력을 이용한 발전시스템
제1항에 있어서, 상기 고정축과 회전블럭사이에는 회전블럭의 역회전을 방지토록 역회전방지기어가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 유체 압력을 이용한 발전시스템