KR20110058252A - 부력을 이용한 동력 발생 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부력을 이용한 동력 발생 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에어공급수단으로부터 공급되는 에어의 부력을 이용하여 교대로 승강되는 제1부력체 및 제2부력체가 크랭크 등과 같은 동력 발생 수단을 작동시킴에 따라 연속적인 회전 운동을 수행하게 되고 이러한 회전 운동을 통해 동력을 발생시킬 수 있는 부력을 이용한 동력 발생 장치에 관한 것이다. 이러한 동력 발생 장치는 일정한 수위가 유지되도록 액체가 수용되는 수조와, 상기 수조 내에서 승강 가능하도록 배치되고 소정의 공간을 갖도록 구성되되 저부가 개구되어 상기 공간의 일부에 상기 액체가 유입되며, 상부면에는 승강 운동에 따른 동력을 동력 발생 수단으로 전달하기 위한 구동 돌기가 결합되는 제1부력체와, 상기 제1부력체와 동일 구조로 제1부력체의 승강에 따라 상대적으로 작용하며 소정의 이격 거리를 가지고 나란히 배치되는 제2부력체와, 상기 에어공급수단으로부터 제1부력체의 저부로 에어를 공급하기 위한 공급관과 및 상기 제1부력체 및 제2부력체의 각 공간을 연통하는 복수의 관으로 구성되며 상기 제1부력체 및 제2부력체가 상호 작용되도록 에어의 순환을 제공하는 순환부를 포함하여 구성된다.
부력, 수조, 제1부력체, 제2부력체, 순환부

Description

부력을 이용한 동력 발생 장치{A Power Generator Using Buoyancy}
본 발명은 부력을 이용한 동력 발생 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에어공급수단으로부터 공급되는 에어의 부력을 이용하여 교대로 승강되는 제1부력체 및 제2부력체가 크랭크 등과 같은 동력 발생 수단을 작동시킴에 따라 연속적인 회전 운동을 수행하게 되고 이러한 회전 운동을 통해 동력을 발생시키도록 구성되는 부력을 이용한 동력 발생 장치에 관한 것이다.
일반적으로 부력을 이용한 동력 발생 장치는 액체 중에서 발생된 기포가 부력체 내에 포집되면서 이들 부력체가 상승되는 힘을 이용하여 연속적인 회전 구동이 발생되게 하고, 그 회전력을 통해 동력의 발생이나 발전하도록 구성된다.
그러나, 이와 같은 종래 부력을 이용한 동력 발생 장치는 에어를 공급하기 위한 에어공급수단이 지속적으로 부력체에 에어를 공급되어야 함으로서 에너지가 과도하게 소비되는 문제점이 있다.
또한, 동력량의 상승에 따라 상기 부력체의 수 또한 많아지게 되는데 이 경우에는 각 부력체로 에어를 공급하기 위해 에너지 소비량은 더욱 증가하게 되며, 에어의 공급을 위한 공급관의 수 또한 증가하게 되어 결과적으로 설비 비용은 물론 동력 발생 장치를 운영하기 위한 유지관리 비용이 증가하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점들을 해결하고자 안출된 것으로, 부력체의 작동을 위한 에너지 소모량을 절감하여 동력 발생 장치의 유지 관리 비용을 절감시킬 수 있는 부력을 이용한 동력 발생 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제에 의한 부력을 이용한 동력 발생 장치는 에어공급수단으로부터 공급되는 에어의 부력을 이용하여 동력을 발생시키는 동력 발생 장치에 있어서, 일정한 수위가 유지되도록 액체가 수용되는 수조와; 상기 수조 내에서 승강 가능하도록 배치되고 소정의 공간을 갖도록 구성되되 저부가 개구되어 상기 공간의 일부에 상기 액체가 유입되며, 상부면에는 승강 운동에 따른 동력을 동력 발생 수단으로 전달하기 위한 구동 돌기가 결합되는 제1부력체와; 상기 제1부력체와 동일 구조로 제1부력체의 승강에 따라 상대적으로 작용하며 소정의 이격 거리를 가지고 나란히 배치되는 제2부력체와; 상기 에어공급수단으로부터 제1부력체의 저부로 에어를 공급하기 위한 공급관; 및 상기 제1부력체 및 제2부력체의 각 공간을 연통하는 복수의 관으로 구성되며 상기 제1부력체 및 제2부력체가 상호 작용되도록 에어의 순환을 제공하는 순환부를 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명은 상기 순환부의 복수의 관에 결합되고, 상기 순환부에 의한 에어의 순환을 차단할 수 있도록 상기 복수의 관을 개폐하는 차단부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 순환부는 일측이 상기 제1부력체의 상부면을 관통하여 제1부력체의 공간으로 배치되며 제1부력체의 승강에 따라 관의 개폐를 제어하는 개폐장치가 결합되고, 타측은 인접하는 제2부력체의 개구된 저부를 통해 제2부력체의 공간으로 배치되되 에어의 역류를 방지하는 일방향 밸브가 결합되는 이송관; 및 일측이 상기 제2부력체의 상부면을 관통하여 상기 제2부력체의 공간으로 배치되며 제2부력체의 승강에 따라 관의 개폐를 제어하는 개폐장치가 결합되고, 타측은 인접하는 상기 제1부력체의 개구된 저부를 통해 제1부력체의 공간으로 배치되되 에어의 역류를 방지하는 일방향 밸브가 결합되는 회류관을 포함하여 구성될 수 있다.
여기에서, 상기 개폐장치는 상기 이송관 및 회류관의 내주면에 형성되는 걸림홈과; 상기 이송관 및 회류관 내부에 삽입되되, 상기 걸림홈과 대향되는 위치에 요홈부가 함몰 형성되고 일측에는 상기 이송관 및 회류관의 단부와 접하도록 그 외주연을 따라 테두리부가 돌출 형성되는 마개와; 상기 수조의 바닥면과 상기 마개의 일측을 연결하는 로프와; 상기 요홈부의 내측면에 적어도 하나 이상 삽설되는 인장 스프링 및 상기 인장 스프링과 연결되어 상기 이송관 및 회류관의 걸립홈과 접하는 고정볼을 포함하여 구성되는 것일 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 언급하는 개폐장치는 상기 마개의 타측에 연결되는 제한 로프 및 일측이 상기 제한 로프와 연결되고, 타측이 상기 이송관 및 회류관의 내주면에 연결되는 스프링을 더 포함하여 구성될 수도 있다.
한편, 본 발명에서는 상기 제1부력체 및 제2부력체의 공간에 배치되는 압력 센서와 상기 압력 센서로부터 수집되는 정보와 기설정된 정보를 비교 분석하여 상기 에어공급수단을 제어하는 제어부를 포함하여 구성됨으로써 원할한 에어의 공급이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 밀폐된 박스 형태로 내부에는 일정 수위가 유지되도록 액체가 수용되며, 에어를 순환하기 위한 상기 순환부가 연통되어 에어의 역류를 방지하는 역류방지조를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 역류방지조는 한 쌍으로 구성되어 전단 및 후단에 각각 배치되며 각각 상기 순환부가 연통되어 있다.
이때의 상기 순환부는 일측이 상기 제1부력체의 상부면을 관통하여 제1부력체의 공간으로 배치되며 제1부력체의 승강에 따라 관의 개폐를 제어하는 개폐장치가 결합되고, 타측은 상기 전단 역류방지조의 상부면을 관통하여 수중으로 배치되는 제1이송관과; 일측이 상기 전단 역류방지조의 상부면을 관통하여 전단 역류방지조의 공간으로 배치되며, 타측은 인접하는 제2부력체의 개구된 저부를 통해 제2부력체의 공간으로 배치되되 에어의 역류를 방지하는 일방향 밸브가 결합되는 제2이송관과; 일측이 상기 제2부력체의 상부면을 관통하여 제2부력체의 공간으로 배치되며 제2부력체의 승강에 따라 관의 개폐를 제어하는 개폐장치가 결합되고, 타측은 상기 후단 역류방지조의 상부면을 관통하여 수중으로 배치되는 제1회류관; 및 일측이 상기 후단 역류방지조의 상부면을 관통하여 후단 역류방지조의 공간으로 배치되며, 타측은 인접하는 제1부력체의 개구된 저부를 통해 제1부력체의 공간으로 배치되되 에어의 역류를 방지하는 일방향 밸브가 결합되는 제2회류관을 포함하여 구성 된다.
앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명 부력을 이용한 동력 발생 장치는 에어공급수단이 부력체의 최초 상승을 위해 에어를 공급하게 되고, 이후에는 복수의 부력체 간의 상호 승강 작동을 유지하기 위해 부족한 압력에 대한 에어만을 공급하게 됨으로써 상기 에어공급수단의 에너지 소모량이 종래에 비해 현저하게 절감시킬 수 있게 된다. 이에 따라 동력 발생 장치의 유지 관리 비용을 절감시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 역류방지조와 일방향 밸브에 의해 2중으로 에어의 역류를 방지함으로써 동력 발생 장치의 부력체가 오작동 없이 원활한 승강 작동을 실시할 수 있게 되어 연속적으로 일정한 동력을 얻을 수 있는 장점이 있다.
이하 본 발명의 실시예들을 첨부되는 도면을 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 부력을 이용한 동력 발생 장치를 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부력을 이용한 동력 발생 장치를 나타내는 단면도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개폐장치 및 일방향 밸브를 나타내는 단면도이다.
도 1의 부력을 이용한 동력 발생 장치는 에어공급수단(1)으로부터 공급되는 에어의 부력을 이용하게 되는데, 순환부(40)를 통해 에어의 순환이 이루어져 복수의 부력체(20, 30)가 상호 작용하여 교대로 승강되도록 하며, 승강되는 각 부력체(20, 30)가 크랭크(3) 등과 같은 동력 전달 수단을 구동시킴에 따라 동력이 발생되도록 구성되어 있다.
이와 같은 동력 발생 장치는 액체가 수용되는 수조(10)와, 상기 수조(10)에 배치되는 제1부력체(20) 및 제2부력체(30)와, 에어공급수단(1)으로부터 상기 제1부력체(20)로 최초의 에어를 공급하기 위한 공급관(2) 및 상기 공급관(2)으로부터 공급되는 에어를 상기 제1부력체(20) 및 제2부력체(30)에 순환시켜 상호 작용하도록 하는 순환부(40)를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 상기 수조(10)는 일정한 수위가 유지되도록 액체가 수용된다. 본 발명에서 기술하는 상기 수조(10)는 본 발명을 설명하기 위한 일 예로서 도면에서 도시한 바에 한정되지 않으며 일정한 수위가 유지될 수 있는 환경 및 구조에 따라 다양하게 구성될 수 있다.
한편, 상기 수조(10)에는 복수의 부력체(20, 30)가 배치될 수 있는데, 도 1 등에서 도시된 바와 같이 한 쌍의 부력체(20, 30)가 한 조를 이루도록 구성되며, 각 부력체의 크기 및 조의 갯수는 현장 여건 및 동력 발생량을 고려하여 구성될 수 있는 바, 동력 발생량을 증가시키고자 하는 경우 상기 부력체의 용량을 크게 하거나 부력체의 조의 갯수를 선택적으로 구성할 수 있다.
이처럼 복수의 부력체(20, 30)는 도 1에서와 같이 제1부력체(20)와 제2부력 체(30)로 한 쌍으로 구성될 수 있다. 먼저, 상기 제1부력체(20)는 상기 수조(10) 내에서 승강 가능하도록 배치되는데 바람직하게는 수중에서 안정적인 승강이 가능하도록 상기 제1부력체(20)는 가이드 장치가 결합될 수 있다. 상기 가이드 장치는 공지 기술을 통해 다양하게 구현될 수 있는 바, 본 발명에서는 구체적인 설명은 생략한다. 상기 제1부력체(20)는 소정의 공간(R)을 갖도록 구성되는데 저부가 개구되어 상기 공간(R)의 일부분에는 수조(10)의 액체가 유입된다.
이때, 상기 공간(R)으로 유입되는 액체의 양은 상기 제1부력체(20)의 중량에 따라 상이할 수 있는데, 최상의 조건으로 상기 부력체(20)가 승강될 수 있도록 상기 제1부력체(20)의 중량을 선택해야 된다. 이는 상기 제1부력체(20)에 복수의 단위 무게추(25)를 연결함으로서 제1부력체(20)의 중량 조절을 수행할 수 있게 된다.
상기 제1부력체(20)의 상부면에는 승강 운동에 따른 동력을 동력 발생 수단으로 전달하기 위한 구동 돌기(26)가 결합된다. 예들 들면, 상기 구동 돌기(26)는 크랭크(3)와 같은 동력 발생 수단과 연결되어 상기 제1부력체(20) 및 제2부력체(30)가 교대로 승강함에 따라 연속적인 회전 운동을 수행하게 되고 이러한 회전 운동을 통해 동력을 얻게 되는 것이다.
상기 제2부력체(30)는 상기 제1부력체(20)와 동일 구조를 가지며 제1부력체(20)와 소정의 이격 거리로 나란히 배치된다. 또한, 제2부력체(30)는 제1부력체(20)의 승강에 따라 상대적으로 작용하게 되는데 이는 후술하는 순환부(40)의 구성을 통해 상기 제1부력체(20)의 상승 시 제2부력체(30)는 하강하게 되고, 다시 제2부력체(30)의 상승 시에는 상기 제1부력체(20)는 하강하게 된다.
한편, 상기 제1부력체(20)의 저부에는 공급관(2)이 배치된다. 상기 공급관(2)은 상기 에어공급수단(1)으로부터 에어가 공급되는 관으로 본 발명에 따른 동력 발생 장치의 최초 구동을 위해 상기 공급관(2)을 통해 상기 제1부력체(20)로 에어를 공급하게 된다. 이때 에어의 압력은 상기 제1부력체(20)의 중량에 대한 부력이 발생되어 제1부력체(20)가 기설정된 목표 높이까지 상승될 수 있을 정도의 압력을 갖도록 공급하게 된다.
본 발명에 따르면, 상기 에어공급수단(1)으로부터 공급되는 최초의 에어를 통해 제1부력체(20)는 상승하게 되고, 이후 상기 제1부력체(20)의 공간(R) 내의 에어는 제2부력체(30)의 공간(R)으로 전달되며 제2부력체(30)의 에어는 다시 제1부력체(20)로 전달되는 등 에어의 순환이 반복적으로 이루어짐에 따라 상기 제1부력체(20)와 제2부력체(30)는 교대로 승강하게 되는 것이다. 또한, 상기 에어공급수단(1)은 본 발명에 따른 동력 발생 장치의 구동을 위한 최초의 에어를 공급한 이후에는 상기 제1부력체(20)에 부력을 발생시키기 위해 에어를 공급하는 것이 아니라, 에어가 순환됨에 따라 부족해지는 에어의 압력을 최초의 공급 압력으로 보완하기 위해 부족분에 대한 에어만을 공급하는 것이다.
이를 위해 상기 에어공급수단(1)을 제어하기 위한 제어부(70)가 구성될 수 있다. 상기 제어부(70)는 상기 제1부력체(20) 및 제2부력체(30)의 공간에 배치되는 압력 센서(71)를 구비하여 제1부력체(20) 및 제2부력체(30)의 공간(R) 내 압력을 확인할 수 있게 된다. 또한, 상기 압력 센서(71)로부터 수집되는 정보와 기설정된 정보를 비교 분석하여 상기 에어공급수단(1)으로부터 공급되는 에어의 양 및 압력 등을 일정하게 조절할 수 있게 된다.
따라서, 동력을 발생시키기 위해 소모되는 에어의 양을 줄일 수 있게 되고, 결과적으로 상기 에어공급수단(1)의 에너지 소비량을 절감하게 되는 것이다.
한편, 상기 순환부(40)는 상기 제1부력체(20) 및 제2부력체(30)의 각 공간(R)을 연통하는 복수의 관(41, 42)으로 구성되며, 상기 제1부력체(20) 및 제2부력체(30)가 상호 작용되도록 상기 공급관(2)으로부터 최초로 공급되는 에어의 순환을 이루어지도록 되어 있다.
도 1을 참조하여 본 발명에 따른 상기 순환부(40)의 일 예를 살펴보면, 상기 순환부(40)는 이송관(41) 및 회류관(42)을 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로 상기 이송관(41)은 일측이 상기 제1부력체(20)의 상부면을 관통하여 제1부력체(20)의 공간(R)으로 배치되며 그 끝단에는 상기 제1부력체(20)의 승강에 따라 관의 개폐를 제어하는 개폐장치(43)가 결합된다. 상기 이송관(41)의 타측은 인접하는 제2부력체(30)의 개구된 저부를 통해 제2부력체(30)의 공간(R) 내로 배치되되 에어의 역류를 방지하는 일방향 밸브(44)가 결합된다.
또한, 상기 회류관(42)은 일측이 상기 제2부력체(30)의 상부면을 관통하여 상기 제2부력체(30)의 공간(R)으로 배치되며 그 끝단에는 상기 제2부력체(30)의 승강에 따라 관의 개폐를 제어하는 개폐장치(43)가 결합되고, 타측은 인접하는 상기 제1부력체(20)의 개구된 저부를 통해 제1부력체(20)의 공간(R) 내로 배치되되 에어의 역류를 방지하는 일방향 밸브(44)가 결합된다.
이때, 상기 이송관(41) 및 회류관(42)의 일측은 상기 제1부력체(20) 및 제2 부력체(30)의 상부면을 관통하게 되는데 관통되는 부분의 미세 공간을 밀폐하여 에어의 유출이 발생하지 않도록 구성된다. 또한, 상기 이송관(41) 및 회류관(42)은 상기 제1부력체(20) 및 제2부력체(30)의 승강에 따라 연동되기 때문에 유연성을 갖는 재질로 관이 구성되며, 각 부력체(20, 30)가 상승 또는 하강되는 간격에 적합한 길이로 구성되는 것이 바람직하다.
앞서 설명한 바와 같이 상기 이송관(41) 및 회류관(42)은 관의 일측에 개폐장치(43)가 결합되고, 타측에는 일방향 밸브(44)가 결합되어 있다.
상기 개폐장치(43)의 개폐는 상기 제1부력체(20) 또는 제2부력체(30)가 상승 시에 개방되며 하강 시에는 폐쇄된다. 이와 반대로 상기 일방향 밸브(44)는 상기 제1부력체(20) 또는 제2부력체(30)가 상승 시에 폐쇄되며 하강 시에는 개방되도록 구성된다.
즉, 상기 제1부력체(20)를 예로 들어 설명하자면, 제1부력체(20)가 공급관(2)으로부터 에어를 공급받게 되면 에어의 압력에 의해 중력에 대한 부력이 작용하여 상기 제1부력체(20)는 상승 작동하게 된다. 이때, 상기 제1부력체(20)의 공간(R)의 압력도 상승하게 되는데 이는 상기 일방향 밸브(44)가 폐쇄되어 있음에 따라 가능하다. 또한, 상기 제1부력체(20)가 상승함에 따라 상기 개폐장치(43)는 개방되고 인접하는 제2부력체(30)는 하강 위치에 있기 때문에 상기 제2부력체(30)의 일방향 밸브는 개방되어 있어 압력이 높은 상기 제1부력체(20)의 공간(R) 내 에어는 상대적으로 낮은 압력을 갖는 상기 제2부력체(30)의 공간(R)으로 이송관(41)을 통해 빠르게 이송되는 것이다.
이때, 상기 에어의 이송이 진행되는 상기 제1부력체(20)는 부압의 작용과 부력의 소멸로 자중에 의해 하강하게 된다.
이와 같이 원리로 인해 상기 제1부력체(20)와 제2부력체(30)는 상호 작용하게 되는데,
상기 이송관(41) 및 회류관(42)의 일측에 결합되는 개폐장치(43)의 개방 구간은 상기 이송관(41) 및 회류관(42)의 타측에 결합되는 일방향 밸브(44)의 하부 위치에서 이루어지도록 함이 타당하다.
다시 말해, 상기 제1부력체(20) 또는 제2부력체(30)는 부력이 작용하는 힘이 중력보다 큼에 따라 상승하여 개폐장치(43)의 위치도 상향 이동하게 되는데, 상기 제1부력체(20) 또는 제2부력체(30)의 공간(R)에서 중력이 작용하는 힘이 부력보다 커지는 시점에서의 위치가 상기 일방향 밸브(44)가 형성되어 있는 위치 이전에서 상기 개폐장치(43)가 개방되도록 구성한다.
이처럼 제1부력체(20)의 공간(R)에 부력을 작용하는 에어는 상기 이송관(41) 및 회류관(42)의 구성에 기해 제2부력체(30)의 공간(R)으로 이송되며, 이와 함께 제2부력체(30)는 상승하게 되고 이전의 과정을 반복적으로 수행하게 됨으로써 상기 제1부력체(20) 및 제2부력체(30)는 상호 작용에 따라 교대로 승강하게 되는 것이다.
여기에서, 상기 언급하는 이송관(41) 및 회류관(42)의 타측은 도 1 내지 도 2에서 도시된 바와 같이 외주면에 적어도 하나의 고리(45)가 형성되어 있으며, 상기 고리(45)를 통해 상기 수중의 바닥면으로부터 고정되어 있어 이송관(41) 및 회 류관(42)의 타측 부분에 대한 위치 변동을 방지한다.
이때, 상기 고리(45)를 통해 고정되는 이송관(41) 및 회류관(42)의 타측은 그 끝단에 일방향 밸브(44)가 결합되는 부분으로써 상기 제1부력체(20) 및 제2부력체(30)의 공간(R) 내에서 동일 선상으로 배치 및 고정되는 것이 타당하다.
한편, 본 발명은 상기 순환부(40)에 의한 에어의 순환을 차단하는 차단부(80)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 차단부(80)는 상기 순환부(40)를 통해 제1부력체(20) 및 제2부력체(30) 간에 에어의 순환을 차단할 수 있도록 구성되어 동력 발생 장치의 작동을 임의로 정지시킬 수 있다. 이러한 차단부(80)는 바람직하게는 도 1에 도시된 바와 같이 밸브 형태로서 상기 이송관(41) 및 회류관(42)의 어느 일 부분에 결합되어 관을 개폐할 수 있게 된다.
이때, 관리자가 용이하게 수조 외부에서 상기 차단부(80)를 조작할 수 있도록 상기 이송관(41) 및 회류관(42)의 일 부분을 상기 수조(10) 외부로 노출 형성하도록 하며, 상기 차단부(80)는 상기 노출된 이송관(41) 및 회류관(42)의 일부분에 설치될 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개폐장치(43)의 구성을 나타내는 도면으로 상기 언급한 개폐장치(43)는 도 3에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다.
즉, 상기 개폐장치(43)는 상기 이송관(41) 및 회류관(42)의 내주면에 형성되는 걸림홈(400)과, 상기 이송관(41) 및 회류관(42) 내부에 삽입되되 상기 걸림홈(400)과 대향되는 위치에 요홈부(401)가 함몰 형성되고 일측에는 상기 이송관(41) 및 회류관(42)의 단부와 접하도록 그 외주연을 따라 테두리부(402)가 돌출 형성되는 마개(410)와, 상기 수조(10)의 바닥면과 상기 마개(410)의 일측을 연결하는 로프(420)와, 상기 요홈부(401)의 내측면에 적어도 하나 이상 삽설되는 인장 스프링(430) 및 상기 인장 스프링(430)과 연결되어 상기 이송관(41) 또는 회류관(42)의 걸림홈(400)과 접하는 고정볼(440)을 포함하여 구성될 수 있다.
이에 따라, 상기 고정볼(440)로 인해 상기 마개(410)는 이송관(41) 또는 회류관(42)의 내측면에 고정되며, 상기 이송관(41) 또는 회류관(42)이 상승하게 되면 수조의 바닥면에 고정된 로프(420)로 인해 상기 마개(410)는 상기 이송관(41) 또는 회류관(42)으로부터 분리되어 수면으로 낙하된다.
여기에서, 상기 마개(410)는 부력체로 작용되어 가라앉지 않고 수면 상으로 낙하되도록 경량의 재질로 이루어지게 된다.
상기 분리된 마개(410)는 상기 이송관(41) 또는 회류관(42)의 하강에 따라 다시 삽입하게 되는데, 안정적으로 삽입될 수 있도록 상기 이송관(41) 및 회류관(42)의 외주면에는 상기 마개(410)의 삽입 시 상기 마개(410)를 감싸도록 구성되는 가이드 컵(470)을 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 개폐장치(43)는 상기 마개(410)가 분리되어 수면 상으로 낙하되는 경우 상기 이송관(41) 또는 회류관(42)의 관부 및 가이드 컵(470)으로부터 벗어나는 것을 방지하기 위해 마개(410)의 타측에 연결되는 제한 로프(450) 및 일측이 상기 제한 로프(450)와 연결되고 타측이 상기 이송관(41) 및 회류관(42)의 내주면에 연결되는 스프링(460)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 상기 마개(410)는 상기 제한 로프(450) 및 스프링(460)의 구성으로 인해 상기 이송관(41) 및 회류 관(42)으로부터 멀어지지 않게 되고 안정적으로 삽입될 수 있는 범위 내에 위치할 수 있게 된다.
한편, 상기 일방향 밸브(44)의 구조는 공지 기술을 따른 것으로 다양하게 구성될 수 있는바, 그 일 예로서 도 3에 도시된 구조를 가질 수 있다.
도 3을 참조한 상기 일방향 밸브(44)는 관의 끝단에는 관을 밀폐할 수 있는 개폐부(480)가 힌지 결합되어 회동된다. 이 개폐부(480)는 복수의 롤러(481)를 통해 와이어(482)가 상기 이송관(41) 또는 회류관(42)과 연결되어 있으며, 상기 이송관(41) 또는 회류관(42)이 상승함에 따라 관의 끝단 방향으로 회동되어 관을 밀폐하게 된다. 이때, 상기 와이어(482)는 스프링(483)이 연결되어 있어 지속적인 힘에 의해서 상기 와이어(482)가 절단되지 않도록 한다. 반대로 상기 이송관(41) 또는 회류관(42)이 하강하게 되면 상기 개폐부(480)는 자중에 의해 하부측으로 회동됨으로써 관을 개방하게 된다.
뿐만 아니라, 상기 일방향 밸브(44)는 상기 개폐부(480)가 스프링에 의한 힌지 결합으로 에어가 일방향으로만 흐를 수 있도록 구성될 수도 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동력 발생 장치는 도 2에서와 같이 역류방지조를 포함하여 에어의 순환 시 에어의 역류을 방지할 수 있게 된다.
상기 역류방지조는 밀폐된 박스 형태로 내부에는 일정 수위가 유지되도록 액체가 수용되며, 에어를 순환하기 위한 상기 순환부(40)가 연통되어 있다.
이러한 역류방지조는 한 쌍으로 구성되어 전단 및 후단에 각각 배치되며 각 역류방지조(50, 60)는 상기 순환부(40)가 연통된다.
이때의 순환부(40)는 제1이송관(41)과 제2이송관(41-1), 및 제1회류관(42)과 제2회류관(42-1)으로 구성되어 있다.
상기 제1이송관(41)은 일측이 상기 제1부력체(20)의 상부면을 관통하여 제1부력체(20)의 공간(R)으로 배치되며 제1부력체(20)의 승강에 따라 관의 개폐를 제어하는 개폐장치(43)가 결합되고, 타측은 상기 전단 역류방지조(50)의 상부면을 관통하여 수중으로 배치된다.
상기 언급한 개폐장치(43)는 앞서 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이 구성될 수 있다.
상기 제2이송관(41-1)은 일측이 상기 전단 역류방지조(50)의 상부면을 관통하여 전단 역류방지조(50)의 공간으로 배치되며, 타측은 인접하는 제2부력체(30)의 개구된 저부를 통해 제2부력체(30)의 공간으로 배치되되 에어의 역류를 방지하는 일방향 밸브(44)가 결합된다.
상기 제1이송관(41) 및 제2이송관(41-1)은 상기 제1부력체(20)로부터 제2부력체(30)로 에어가 이송되는 관으로 상기 전단의 역류방지조(50)와 연통되어 제2부력체(30)의 저부로 배치된다. 상기 제1부력체(20)로 에어가 공급되면 상기 제1부력체(20)는 부력에 의해 상승되고 제1이송관(41)의 개폐장치(43)는 개방되어 압력차에 의한 에어의 이송이 이루어진다.
즉, 공기압이 높은 제1부력체(20)의 공간에서 상기 전단의 역류방지조(50) 수중으로 에어가 이송되며, 이송된 에어는 수중에서 기포로 발생된다. 기포는 상기 전단의 역류방지조(50) 내부에서 포집되고 상기 제2이송관(41-1)을 통해 제2부력 체(30)의 저부로 이송되어 상기 제2부력체(30)의 부력을 발생시키도록 한다.
이처럼, 상기 역류방지조(50, 60)는 제1이송관(41)이 수중으로 배치됨에 따라 일방향으로 에어의 이송이 가능하며, 제2이송관(41-1)을 통해서 수중으로 배치되는 제1이송관(41)으로 에어가 이송될 수 없게 된다. 이와 같은 원리는 후술하는 제1회류관(42) 및 제2회류관(42-1)도 동일하게 적용된다.
또한, 제1회류관(42)은 일측이 상기 제2부력체(30)의 상부면을 관통하여 제2부력체(30)의 공간으로 배치되며 제2부력체(30)의 승강에 따라 관의 개폐를 제어하는 개폐장치(43)가 결합되고, 타측은 상기 후단 역류방지조(60)의 상부면을 관통하여 수중으로 배치되어 있다. 한편, 제2회류관(42-1)은 일측이 상기 후단 역류방지조(60)의 상부면을 관통하여 후단 역류방지조(60)의 공간으로 배치되며, 타측은 인접하는 제1부력체(20)의 개구된 저부를 통해 제1부력체(20)의 공간으로 배치되되 에어의 역류를 방지하는 일방향 밸브(44)가 결합되어 있다.
이와 같이 상기 순환부(40)는 상술한 역류방지조(50, 60)와 연통되어 에어의 순환이 이루어지도록 하여 상기 제1부력체(20) 또는 제2부력체(30)의 승강에 따라 압력차에 의한 에어의 이송이 작용할 시, 에어의 역류를 방지하며 이송관(41, 41-1) 또는 회류관(42, 42-1)을 통해 액체가 함께 이송되지 않도록 한다.
또한, 상기 역류방지조(50, 60)는 상기 이송관(41, 41-1) 및 회류관(42, 42-1)에 결합되는 일방향 밸브(44)와 함께 2중으로 에어의 역류를 방지함으로써 동력 발생 장치의 부력체(20, 30)가 오작동 없이 원활한 승강 작동을 실시할 수 있게 되어 연속적으로 일정한 동력을 얻을 수 있게 된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 부력을 이용한 동력 발생 장치를 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부력을 이용한 동력 발생 장치를 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개폐장치 및 일방향 밸브를 나타내는 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 에어공급수단 2 : 공급관
10 : 수조 20 : 제1부력체
30 : 제2부력체 40 : 순환부
41 : 이송관 42 : 회류관
43 : 개폐장치 44 : 일방향 밸브
50 : 전단 역류방지조 60 : 후단 역류방지조
70 : 제어부 71 : 압력센서
80 : 차단부

Claims (9)

  1. 에어공급수단으로부터 공급되는 에어의 부력을 이용하여 동력을 발생시키는 동력 발생 장치에 있어서,
    일정한 수위가 유지되도록 액체가 수용되는 수조와;
    상기 수조 내에서 승강 가능하도록 배치되고 소정의 공간을 갖도록 구성되되 저부가 개구되어 상기 공간의 일부에 상기 액체가 유입되며, 상부면에는 승강 운동에 따른 동력을 동력 발생 수단으로 전달하기 위한 구동 돌기가 결합되는 제1부력체와;
    상기 제1부력체와 동일 구조로 제1부력체의 승강에 따라 상대적으로 작용하며 소정의 이격 거리를 가지고 나란히 배치되는 제2부력체와;
    상기 에어공급수단으로부터 제1부력체의 저부로 에어를 공급하기 위한 공급관; 및
    상기 제1부력체 및 제2부력체의 각 공간을 연통하는 복수의 관으로 구성되며 상기 제1부력체 및 제2부력체가 상호 작용되도록 에어의 순환을 제공하는 순환부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 동력 발생 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 순환부의 복수의 관에 결합되고, 상기 순환부에 의한 에어의 순환을 차 단할 수 있도록 상기 복수의 관을 개폐하는 차단부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 동력 발생 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 순환부는
    일측이 상기 제1부력체의 상부면을 관통하여 제1부력체의 공간으로 배치되며 제1부력체의 승강에 따라 관의 개폐를 제어하는 개폐장치가 결합되고, 타측은 인접하는 제2부력체의 개구된 저부를 통해 제2부력체의 공간으로 배치되되 에어의 역류를 방지하는 일방향 밸브가 결합되는 이송관; 및
    일측이 상기 제2부력체의 상부면을 관통하여 상기 제2부력체의 공간으로 배치되며 제2부력체의 승강에 따라 관의 개폐를 제어하는 개폐장치가 결합되고, 타측은 인접하는 상기 제1부력체의 개구된 저부를 통해 제1부력체의 공간으로 배치되되 에어의 역류를 방지하는 일방향 밸브가 결합되는 회류관을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 동력 발생 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 개폐장치는
    상기 이송관 및 회류관의 내주면에 형성되는 걸림홈과;
    상기 이송관 및 회류관 내부에 삽입되되, 상기 걸림홈과 대향되는 위치에 요홈부가 함몰 형성되고 일측에는 상기 이송관 및 회류관의 단부와 접하도록 그 외주연을 따라 테두리부가 돌출 형성되는 마개와;
    상기 수조의 바닥면과 상기 마개의 일측을 연결하는 로프와;
    상기 요홈부의 내측면에 적어도 하나 이상 삽설되는 인장 스프링 및
    상기 인장 스프링과 연결되어 상기 이송관 및 회류관의 걸립홈과 접하는 고정볼을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 동력 발생 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 개폐장치는
    상기 마개의 타측에 연결되는 제한 로프 및
    일측이 상기 제한 로프와 연결되고, 타측이 상기 이송관 및 회류관의 내주면에 연결되는 스프링을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 동력 발생 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1부력체 및 제2부력체의 공간에 배치되는 압력 센서와 상기 압력 센서로부터 수집되는 정보와 기설정된 정보를 비교 분석하여 상기 에어공급수단을 제 어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 동력 발생 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    밀폐된 박스 형태로 내부에는 일정 수위가 유지되도록 액체가 수용되며, 에어를 순환하기 위한 상기 순환부가 연통되어 에어의 역류를 방지하는 역류방지조를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 동력 발생 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 역류방지조는 한 쌍으로 구성되어 전단 및 후단에 각각 배치되며 각각 상기 순환부가 연통되는 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 동력 발생 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 순환부는
    일측이 상기 제1부력체의 상부면을 관통하여 제1부력체의 공간으로 배치되며 제1부력체의 승강에 따라 관의 개폐를 제어하는 개폐장치가 결합되고, 타측은 상기 전단 역류방지조의 상부면을 관통하여 수중으로 배치되는 제1이송관과;
    일측이 상기 전단 역류방지조의 상부면을 관통하여 전단 역류방지조의 공간으로 배치되며, 타측은 인접하는 제2부력체의 개구된 저부를 통해 제2부력체의 공간으로 배치되되 에어의 역류를 방지하는 일방향 밸브가 결합되는 제2이송관과;
    일측이 상기 제2부력체의 상부면을 관통하여 제2부력체의 공간으로 배치되며 제2부력체의 승강에 따라 관의 개폐를 제어하는 개폐장치가 결합되고, 타측은 상기 후단 역류방지조의 상부면을 관통하여 수중으로 배치되는 제1회류관; 및
    일측이 상기 후단 역류방지조의 상부면을 관통하여 후단 역류방지조의 공간으로 배치되며, 타측은 인접하는 제1부력체의 개구된 저부를 통해 제1부력체의 공간으로 배치되되 에어의 역류를 방지하는 일방향 밸브가 결합되는 제2회류관을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 동력 발생 장치.
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