KR20110115955A - 구체 순환 장치 - Google Patents

구체 순환 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20110115955A
KR20110115955A KR1020110021522A KR20110021522A KR20110115955A KR 20110115955 A KR20110115955 A KR 20110115955A KR 1020110021522 A KR1020110021522 A KR 1020110021522A KR 20110021522 A KR20110021522 A KR 20110021522A KR 20110115955 A KR20110115955 A KR 20110115955A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sphere
opening
water
chamber
rising
Prior art date
Application number
KR1020110021522A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101108836B1 (ko
Inventor
이치로 아쿠츠
Original Assignee
이치로 아쿠츠
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이치로 아쿠츠 filed Critical 이치로 아쿠츠
Publication of KR20110115955A publication Critical patent/KR20110115955A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101108836B1 publication Critical patent/KR101108836B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/02—Other machines or engines using hydrostatic thrust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B11/00—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • F03B11/002—Injecting air or other fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B11/00—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • F03B11/004—Valve arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/02—Other machines or engines using hydrostatic thrust
    • F03B17/04—Alleged perpetua mobilia
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

본 발명은, 장치 내에서 낙하 및 상승을 반복하여 순환하는 복수의 구체에 관한 낙하 운동 에너지를 취출할 수 있는 구체 순환 장치에 관한 것이다.
이 구체 순환 장치는, 축수실(a), 적어도 2개의 상방향 개폐 밸브를 통해 분리된 상승실(b1, b2, b3), 배수구(12)를 갖는 낙하실(c)을 포함하며, 높은 수위의 제1 수면이 상승실(b1)의 상단 개구에, 낮은 수위의 제2 수면이 낙하실(c)의 하단 개구에 각각 형성된다. 수위가 저하된 제1 수면은 자동 급수 장치(17)로부터 급수되어 유지된다. 삽입구(15)로부터 삽입된 복수의 구체 각각은, 낙하실(c) 내를 낙하하여 제2 수면에 돌입한다. 각 구체는, 유도되어 제1 수면을 향하여 상승실(b3∼b1) 내를 부력으로 상승한다. 제1 수면에 도달한 복수의 구체의 부력으로, 하나의 구체가 제1 수면을 넘어 낙하실(c) 내를 제2 수면을 향해 낙하한다. 구체의 낙하와 상승이 반복되어, 복수의 구체 각각이 장치 내에서 순환한다.

Description

구체 순환 장치{SPHERE CIRCULATING APPARATUS}
본 발명은, 장치 내에서 낙하 및 상승을 반복하여 순환하는 복수의 구체에 관한 낙하 운동 에너지를 취출할 수 있는 구체 순환 장치에 관한 것이다.
최근, 지구 환경의 악화가 주목받고 있고, 그 중에서도 지구 온난화 현상의 발생은 중대한 문제가 되고 있다. 따라서, 지구 온난화의 진행을 억제하기 위해 온난화 방지 대책이 의논되고 있다. 그 온난화의 요인의 하나로서 CO2의 배출을 들 수 있고, 여러가지 구체적 대응책이 제안되어 CO2의 배출을 억제하는 것이 진행되고 있다.
따라서, CO2의 배출을 억제하는 대책으로는, CO2의 배출량을 저감하는 방법 외에, 처음부터 CO2를 배출하지 않는 수단을 채용하는 것이 제안되고 있다. 그 수단으로는, 예를 들어, 전력의 경우라면, 자연계에 존재하는 태양광, 풍력, 파력 등의 재생 가능 에너지를 이용한 발전(發電)을 들 수 있고, 현재 가동하고 있는 화력 발전소의 CO2 배출을 억제하는 한편, 이 재생 가능 에너지 이용에 의한 발전량을 증가시키는 것이 실행되고 있다.
그러나, 재생 가능 에너지를 이용하는 경우, 예를 들어, 태양광 에너지로부터 전력을 얻기 위해서는 태양광 발전 시스템을 설치해야 한다. 이 태양광 발전 시스템에서는, 태양광 에너지를 직접 전력으로 변환할 수 있는 태양 전지를 필요로 한다. 태양광 발전 시스템 자체는 CO2가 배출되지 않기 때문에, 배출 규제에 대하여 크게 기여하는 것이지만, 이 태양 전지는 아직 고가이어서 태양광 발전 시스템의 설치 비용이 커진다고 하는 문제가 있다.
이와 같이, 재생 가능 에너지의 이용이 CO2 배출 규제에 기여한다 하더라도, 그 이용에 있어서는 설치 비용이 커질 뿐만 아니라 설치 장소에도 제한이 있다.
따라서, 본 발명은 설치 장소에 제한이 없고, 구체의 자연 낙하에 의한 운동 에너지를 이용하는 것으로서, 장치 내를 낙하 및 상승을 반복하여 순환하는 복수의 구체에 관한 낙하 운동 에너지를 취출할 수 있는 구체 순환 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 구체 순환 장치에서는, 상단부에 밀폐 마개와 하단부에 하단 개구를 가지며, 내부에 물을 적어도 소정 높이까지 채우는 축수실(蓄水室)과, 상기 소정 높이의 상단부의 상단 개구까지 물을 유지하여 제1 수면을 형성하고, 하단부의 하단 개구로부터 공급되는 복수의 소정 무게의 구체를, 상기 구체의 부력에 의해, 간격을 두고 배치된 2 이상의 상방향 개폐 밸브 각각을 순차적으로 통과시켜 상기 상단 개구까지 상승시키는 상승실과, 상단부의 상단 개구가 상기 상승실의 상기 상단 개구와 제1 연통실을 통해 연결되고, 순차적으로 상기 상승실의 상기 상단 개구로부터 공급되는 상기 구체를 하단부의 하단 개구까지 자연 낙하시키는 낙하실과, 상기 축수실, 상기 상승실 및 상기 낙하실의 상기 하단 개구를 각각 연통시켜, 상기 낙하실의 상기 하단 개구에 있어서 상기 낙하실 내를 낙하한 상기 구체가 돌입하는 제2 수면을 형성하는 제2 연통실과, 돌입한 상기 구체를 상기 상승실의 상기 하단 개구로 순차적으로 유도하는 유도 수단과, 측벽에 있어서 상기 제2 수면의 위치에 맞춘 배수 개구를 갖는 축수 상자체와, 상기 상승실의 상기 상단부에 접속되어, 상기 제1 수면의 수위가 저하되었을 때, 상기 상단부에 급수 장치로부터 물을 자동적으로 공급하는 공급관을 포함하고, 상기 복수의 구체 각각은 상기 상승실 내를 부력으로 상승하며, 상승한 상기 구체는, 다른 구체의 부력에 의해 상기 상승실의 상기 상단 개구를 넘어서 밀어 올려져 상기 낙하실의 상기 상단 개구에 공급되고, 상기 공급된 상기 구체는, 상기 낙하실 내를 자연 낙하하여 상기 제2 수면 아래에 진입한 후에 상기 유도 수단에 의해 상기 상승실의 상기 하단 개구에 공급되어, 상기 복수의 구체 각각이, 상기 상승실과 상기 낙하실을 순차적으로 순환하도록 했다.
또한, 본 발명의 구체 순환 장치에서는, 상기 낙하실에, 간격을 두고 배치된 2 이상의 하방향 개폐 밸브를 포함하는 것으로 하고, 순차적으로 상기 상승실의 상기 상단 개구로부터 공급되는 상기 구체가, 상기 하방향 개폐 밸브 각각을 순차적으로 통과하여 상기 낙하실의 상기 하단 개구까지 자연 낙하하도록 했다.
본 발명에 의한 구체 순환 장치에서는, 장치 내에 수위가 상이한 제1 및 제2 수면을 형성하고, 각 수면의 수위를 유지할 수 있는 구성을 채용하여, 복수의 구체를 수위가 높은 제1 수면으로부터 수위가 낮은 제2 수면으로 순차적으로 자연 낙하시키고, 이어서, 제2 수면에 돌입한 구체를 유도하여 제1 수면을 향해서 구체 자체의 부력으로 상승시키며, 도달한 제1 수면에서는 복수의 구체의 부력에 의해, 그 중의 하나의 구체를 제1 수면으로부터 자연 낙하시킨다고 하는, 구체의 자연 낙하와 상승이, 장치 내에서 반복된다. 구체를 자연 낙하시키기 위한 높은 장소로 이송하는 수단으로서, 구체의 부력을 이용하고 있다. 그 때문에, 장치 외부로부터 순환을 위한 에너지를 공급하지 않더라도, 물을 보급하는 것만으로 구체의 순환이 유지되어, 구체의 낙하 운동 에너지를 간단히 취출할 수 있다.
또한, 물의 보급이 계속되는 한, 구체는 계속 순환할 수 있어, 구체의 낙하 운동 에너지는 계속 발생하기 때문에, 재생 가능 에너지와 같이, 바람, 일조 등의 날씨 상태에 좌우되지 않고, 구체의 낙하 운동 에너지를 사시사철 언제라도 연속하여 취출할 수 있다.
또한, 구체의 순환을 실현함에 있어서는, 일반적으로 시판되고 있는 합성 수지제의 자재를 사용하여 제작하기 때문에, 저비용으로 장치를 제작할 수 있다. 또한, 물을 장치에 공급할 수 있다면, 설치 장소에 제한이 없다는 이점이 있다. 예를 들어, 단독주택, 맨션 등의 건축물에 설치하는 것이 가능하고, 장치에 보급하는 물로는, 비축해 둔 빗물을 이용할 수 있어 특별히 수원을 준비할 필요가 없어지므로, 자원 절약 대책에도 도움이 된다. 빗물이 부족할 때에는, 건축물에 들어와 있는 수도관으로부터 보급할 수도 있다.
본 발명에 의한 구체 순환 장치에 의하면, CO2가 전혀 배출되지 않기 때문에 CO2 배출 문제에 크게 공헌할 수 있으며, 또한 설치 장소에 각별한 제한이 없고 저렴하게 장치를 제작하는 것이 가능하다.
도 1은 자동 급수기에서의 급수의 원리를 설명하는 도면이다.
도 2는 내부에 상이한 수위의 두 수면을 형성하기 위한 장치예를 설명하는 도면이다.
도 3은 도 2의 장치예에서 급수한 후의 모습을 설명하는 도면이다.
도 4는 도 2의 장치를 개량한 다른 예에서, 상이한 수위의 두 수면이 형성되는 모습을 설명하는 도면이다.
도 5는 내부에 상이한 수위의 두 수면을 형성할 수 있는 구체 순환 장치의 제1 실시형태를 설명하는 도면이다.
도 6은 내부에 상이한 수위의 두 수면을 형성할 수 있는 구체 순환 장치의 제2 실시형태를 설명하는 도면이다.
도 7은 내부에 상이한 수위의 두 수면을 형성할 수 있는 구체 순환 장치의 제3 실시형태를 설명하는 도면이다.
도 8은 제3 실시형태의 구체 순환 장치에서, 구체가 장치 내에서 낙하 및 부상을 반복하여 순환하는 모습을 설명하는 도면이다.
도 9는 제3 실시형태에 따른 구체 순환 장치의 구체예를 조감한 도면이다.
도 10은 구체예에 따른 구체 순환 장치의 측면도이다.
도 11은 구체예의 구체 순환 장치에서의 축수 상자를 설명하기 위한 종단면도이다.
도 12는 도 11에 나타낸 축수 상자의 X-X에서의 종단면도이다.
도 13은 구체예의 구체 순환 장치에서의 상부 구조를 설명하는 도면이다.
도 14는 구체예의 구체 순환 장치에서의 상승실에 부착되는 상방향 개폐 밸브 상자의 예 1을 설명하는 사시도이다.
도 15는 도 13에 나타낸 예 1의 상방향 개폐 밸브 상자를 설명하는 측면도이다.
도 16은 구체예의 구체 순환 장치에서의 상승실에 부착되는 상방향 개폐 밸브 상자의 예 2를 설명하는 사시도이다.
도 17은 도 16에 나타낸 예 2의 상방향 개폐 밸브 상자를 설명하는 측면도이다.
도 18은 구체예의 구체 순환 장치에서의 낙하실에 부착되는 하방향 개폐 밸브 상자를 설명하는 사시도이다.
도 19는 도 18에 나타낸 하방향 개폐 밸브 상자를 설명하는 측면도이다.
도 20은 구체 순환 장치의 구체예에서, 구체의 낙하 운동 에너지를 이용하여 발전(發電)하는 임펠러(impeller)를 구비한 경우를 설명하는 도면이다.
본 발명에 의한 구체 순환 장치에 관해, 도면을 참조하면서 이하에 설명한다.
본 발명의 구체 순환 장치에서는, 장치 내에 수위가 상이한 두 수면을 형성하고, 각 수면의 수위를 유지할 수 있도록 구성하여, 복수의 구체를 수위가 높은 제1 수면으로부터 수위가 낮은 제2 수면으로 순차적으로 자연 낙하시키며, 이어서 제2 수면에 돌입한 구체를 유도하여 제1 수면을 향해서 구체 자체의 부력으로 상승시키고, 도달한 제1 수면에서는, 복수의 구체의 부력에 의해 밀어 올리는 효과로, 그 중의 하나의 구체를 제1 수면으로부터 자연 낙하시키는 것으로 하여, 장치 내에서 낙하 및 상승을 반복하여 순환하는 복수의 구체와 관련된 자연 낙하에 의한 운동 에너지를 취출할 수 있도록 했다.
따라서, 본 발명에 의한 구체 순환 장치의 실시형태를 설명하기 전에, 장치 내에 상이한 수위의 두 수면을 형성할 수 있는 원리에 관해, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
도 1에는, 닭, 개, 고양이 등이 물을 마심에 따라 내려가는 수위에 따라서 자동적으로 급수되는 자동 급수기(A)의 종단면도가 나타나 있다. 자동 급수기(A)는, 중공의 용기 본체(1)와 음용구부(2)로 이루어지며, 음용구부(2)는, 용기 본체(1)와 연통 개구(3)로 연통되어 있어, 물을 마실 수 있는 수면을 유지하고 있다.
여기서, 처음에 자동 급수기(A)에 물을 비축하기 위해서는, 음용구부(2)가 상방이 되도록 자동 급수기(A) 자체를 기울여, 용기 본체(1)의 내부가 가득찰 때까지 음용구(4)로부터 물을 부어 넣는다. 다음으로, 자동 급수기(A)를 원래의 수평 위치로 되돌리면, 용기 본체(1)의 상부는 원래 밀폐 상태로 되어 있기 때문에, 용기 본체(1) 내부의 물은 유지되어, 도 1에 나타낸 바와 같이, 음용구(4)에서의 수면은 도시한 바와 같이 수위(h)로 유지된다.
그 후에, 동물 등이 음용구(4)로부터 물을 마시면, 음용구부(2)의 수위는 연통 개구(3)의 상단부터 내려가기 때문에, 공기가 연통 개구(3)를 통해 용기 본체(1)의 내부에 공급된다. 그 결과, 용기 본체(1) 내의 물이 연통 개구(3)를 통해 음용구부(2)에 유입되어, 용기 본체(1)의 상부의 수위가 내려간다. 그리고, 음용구부(2)의 수위는 다시 개구(3)의 상단에서 유지된다.
이와 같이, 자동 급수기(A)에서는, 용기 본체(1)의 내부에서 물이 밀폐 상태로 유지되어 있기만 하면, 음용구(4)가 대기압이라 하더라도, 음용구부(2)의 수면은 항상 일정한 수위로 유지된다.
이상의 자동 급수의 기본적 원리를 이용하여, 대기압인 2개의 개구에서 수위가 상이한 수면을 형성하기 위한 장치를 도 2에 나타냈다.
도 2에 나타낸 장치에서는, 세로가 긴 직방체인 용기 본체(11)의 내부 공간을, 용기 본체(11)의 측벽에 고착된 2장의 칸막이벽판(13, 14)에 의해 실(a), 실(b), 실(c)의 세 공간으로 구분했다. 칸막이벽판(13)의 상단은 용기 본체(11)의 상판에 밀착되어 있고, 그 하단은 용기 본체(11)의 바닥판과 간격을 두고 떨어져 있다. 칸막이벽판(14)의 상단은 용기 본체(11)의 상판과 간격을 두고 떨어져 있고, 그 하단도 용기 본체(11)의 바닥판과 간격을 두고 떨어져 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 2장의 칸막이벽판(13, 14)의 배치에 의해, 실(a)의 상부가 밀폐 상태가 되고, 그 하부에는 실(a)의 하단 개구가 형성된다. 실(b) 및 실(c)의 상부 각각에는 상단 개구가 형성되고, 용기 본체(11) 내의 상부에서 실(b) 및 실(c)의 각 상단 개구를 연통하는 연통실(d1)이 형성된다. 그리고, 실(a), 실(b) 및 실(c)의 하부 각각에는 하단 개구가 형성되고, 용기 본체(11) 내에서 실(a), 실(b) 및 실(c)의 각 하단 개구를 연통하는 연통실(d2)이 형성된다. 또한, 용기 본체(11)의 실(c)의 측벽에서의 하부에 급배수구(12)가 도시한 바와 같은 위치에 마련되고, 이 급배수구에 의해 용기 본체(11)의 내부 공간이 외부 대기에 연통되어 있다.
도 2에 나타낸 장치를 이용하여, 장치 내에 두 수면을 형성하는 순서에 관해 도 3을 참조하여 설명한다. 먼저, 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 급배수구(12)를 위로 하여 장치 자체를 옆으로 넘어뜨린다. 이어서, 급배수구(12)로부터, 실(a), 실(b), 실(c)의 순으로 물을 공급하여 채워, 용기 본체(11)를 만수(滿水)로 한다. 용기 본체(11)가 만수가 된 시점에서 장치를 원래 상태로 다시 세운다. 다시 세우는 도중에, 실(b) 및 실(c) 내의 물은 급배수구(12)로부터 유출된다.
이 다시 세운 후의 상태가 도 3의 (b)에 나타나 있다. 실(a)은, 그 상부가 밀폐 상태인 채로 직립되기 때문에, 도 1에 나타낸 장치(A)와 동일한 원리로, 실(축수실; a) 내의 물은 모두 유지된다. 연통실(d2)에 연통하는 실(b)의 물은 유출되지 않고, 실(b)의 수위는 그 상단 개구에서 유지되어 일단 제1 수면이 형성된다. 한편, 실(c) 내의 물은, 급배수구(12)로부터 실(c)로의 공기의 유입에 따라, 급배수구(12)로부터 외부로 유출되어 버린다. 여기서, 연통실(d2)을 통해 연통하는 실(a)이 밀폐 상태인 것에 의해, 실(c)의 수위는 급배수구(12)의 개구의 하단, 도시하는 h의 위치에서 유치되어 제2 수면이 형성된다.
그러나, 실(b)의 상단 개구에서 일시적으로는 제1 수면이 형성되지만, 실(b)와 실(c)의 상단 개구 각각은 연통실(d1)에서 통하고 있고, 대기압이므로, 연통관의 원리에 따라서, 실(b) 내의 물은 연통실(d2)을 통해 실(c)에 유입된다. 그 때문에, 유입된 물은 급배수구(12)로부터 외부로 유출되게 되고, 최종적으로는, 실(b)에 형성되는 제1 수면과 실(b)에 형성되는 제2 수면은, 도시하는 h의 위치에서 유지되어, 모두 동일한 수위가 되어 버린다.
이상에 설명한 바와 같이, 도 2에 나타낸 장치에 의거했다면, 장치 내에, 상이한 수위의 두 수면을 형성할 수 없다. 따라서, 도 2의 장치에 있어서, 상이한 수위의 두 수면을 형성할 수 있도록 한 장치를, 도 4에 나타냈다.
도 4에 나타낸 장치의 구성은, 도 2의 장치를 기초로 하고 있고, 동일한 부분에는 동일한 부호가 부여되어 있다. 도 4의 장치가 도 2의 장치와 상이한 점은, 실(b)의 중간쯤에 상방향 개폐 밸브(16)가 설치된 것이다.
상방향 개폐 밸브(16)는, 상방향의 흐름의 경우 또는 구체가 부력에 의해 상승해 온 경우에는 용이하게 개방되지만, 하방향의 흐름의 경우 또는 구체의 상승이 없는 경우에는 폐쇄되어 낙수(落水)를 저지하는 역할을 하고 있다. 상방향 개폐 밸브(16)가, 실(b)을 상하로 실(b1)과 실(b2)로 구분하게 된다.
여기서, 도 4의 장치를 옆으로 넘어뜨려, 만수로 한 후에 다시 세웠을 때, 축수실(a)의 상부는 밀폐 상태인 채로 있고, 실(c) 내와 연통실(d1) 내의 물은 급배수구(12)로부터 외부로 유출되며, 급배수구(12)로부터는 공기가 유입된다. 따라서, 실(c)의 하단 개구에는 수위(h2)의 제2 수면이 형성되고, 이어서, 실(b1 및 b2) 내의 물은, 상방향 개폐 밸브(16)의 존재에 의해 연통실(d2) 내로 유출되지 않고 유지된다. 그 결과, 실(b1)의 상단 개구에는 수위(h1)의 제1 수면이 형성된다. 제1 수면과 제2 수면은, 거의 칸막이벽판(14)의 높이에 상당하는 수위차가 있다.
이상에서, 도 4의 장치에 의하면, 수위가 상이한 두 수면을 형성할 수 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 도시한 바와 같이, 용기 본체(11) 내의 실(낙하실; c)의 상부에 구체를 삽입하는 삽입구(15)를 마련한다. 삽입구(15)의 부착 위치는, 낙하실(c)의 하단 개구에 형성된 제2 수면에 낙하한 구체가 돌입하여 수면 아래에 진입할 수 있기에 충분한 높이로 한다.
삽입구(15)로부터 삽입된 구체는, 낙하실(c) 내를 자연 낙하하고, 제2 수면에 돌입하여 이 수면 아래에 진입한다. 그리고, 그 진입한 기세로 실(상승실; b1)의 하단 개구에 진행할 수 있었던 구체는, 구체 자체의 부력에 의해 상승실(b1) 내를 상승하여, 상방향 개폐 밸브(16)를 구체 자체의 부력으로 개방하게 된다.
여기서, 부상하는 구체가 상방향 개폐 밸브(16)를 개방한 순간에, 상승실(b1)과 상승실(b2)이 연통되고, 연통실(d1)이 대기압이기 때문에, 상승실(b1 및 b2) 내의 물은 연통실(d2)을 경유하여 낙하실(c)에 유입되며, 최종적으로는 상승실(b) 내의 물은 떨어져버려, 도 3의 (b)에 나타내는 상태가 된다. 도 4의 장치에서는, 구체가 순환할 수 있는 상이한 수위의 두 수면을 형성할 수 없다는 문제가 있다.
[제1 실시형태]
따라서, 도 4에 나타낸 장치에, 부상하는 구체가 상방향 개폐 밸브를 개방했을 때, 상승실(b1)과 상승실(b2)을 연통시키지 않는 수단과, 상승실(b1)의 상단 개구에서의 제1 수면이 내려갔을 때 급수할 수 있는 자동 급수 장치를 더 설치함으로써, 상기 문제를 해결하는 것으로 했다. 복수의 구체가 낙하 및 부상을 반복하여 장치 내를 순환할 수 있는 제1 실시형태의 구체 순환 장치를 도 5에 나타낸다.
도 5에 나타낸 제1 실시형태의 구체 순환 장치(B)에서의 구성은, 기본적으로는 도 4의 장치와 동일하고, 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙였다. 따라서, 이 구체 순환 장치에서는, 부상하는 구체에 의해 상방향 개폐 밸브가 개방되었을 때, 상승실(b1)과 상승실(b2)을 연통시키지 않는 수단으로서, 상승실(b) 내에 상방향 개폐 밸브를 2개 이상을 배치하는 것으로 했다. 도 5에는, 상방향 개폐 밸브를 2개 배치한 경우가 대표예로서 도시되어 있다.
도 5에서는, 2개의 상방향 개폐 밸브(16-1, 16-2)가 설치된 예를 나타낸다. 이 예에서는, 상승실(b)이 상승실(b1, b2, b3)로 나뉘고, 적어도 어느 하나의 상방향 개폐 밸브가 개방되어 있을 때에는, 한쪽의 상방향 개폐 밸브가 자동적으로 폐쇄되도록 한다. 상방향 개폐 밸브의 수는, 상승실의 높이에 따라서 더 많게 하는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 부상하는 구체에 의해 상방향 개폐 밸브(16-1과 16-2) 중 어느 한쪽이 개방되었다 하더라도, 상승실(b)의 전체가 동시에 연통되지 않기 때문에, 낙수를 방지할 수 있고, 상승실(b1)의 상단 개구에서의 제1 수면이 형성된 채로 유지된다. 예를 들어, 상방향 개폐 밸브(16-1)가 폐쇄되고, 구체의 상승에 따라 상방향 개폐 밸브(16-2)가 개방되었을 때에는, 상승실(b1) 내의 물은 폐쇄된 상방향 개폐 밸브(16-1)에 의해 유지되고, 상승실(b2 및 b3)의 내부가 밀폐 상태로 유지되기 때문에, 도 1의 자동 급수기(A)에서의 음용구의 원리와 마찬가지로, 축수실(a)의 밀폐 상태와 결부되어, 낙하실(c)의 하단 개구에서의 제2 수면이 유지된다.
또한, 낙하해 온 복수의 구체 각각은, 낙하실(c)의 하단 개구에 형성된 제2 수면에 돌입하여, 제2 수면 아래에, 즉 연통실(d2) 내에 순차적으로 진입하지만, 그 구체가 상승실(b3)의 하단 개구로 원활하게 진행하도록 유도하기 위해, 수평에 대하여 45도의 기울기를 갖는 유도판(18)을, 낙하실(c3)의 하방의 연통실(d2) 내에 배치한다.
또한, 낙하해 온 구체의 운동 에너지가 크고 기세가 있어, 유도판(18)에 의해 유도된 구체가 축수실(a)의 하단 개구에까지 이를 가능성이 있을 수 있는 경우에는, 도 5에는 도시되어 있지 않지만, 칸막이벽판(13)의 하단에 저지판을 마련하는 것이 바람직하다. 이 저지판은 연통실(d2) 내에 설치되기 때문에, 물의 흐름을 저지하지 않도록, 저지판에 구멍을 뚫는 등의 고안이 필요하다.
따라서, 도 5에서는, 대표적으로 1개의 구체를 나타내고, 실제로는 복수의 구체가 간격을 두고 차례차례 삽입구(15)로부터 삽입되는 것으로 한다. 낙하실(c)을 자연 낙하한 구체가, 낙하실(c)의 하단 개구에 형성되어 있는 제2 수면에 돌입했을 때, 제2 수면이 구체의 체적만큼 상승하고, 상승한 만큼의 물은 급배수구(12)로부터 장치의 외부로 배수된다. 그런데, 물이 배수된 후에는, 배수된 물의 양이 돌입한 구체의 체적으로 치환되게 되므로, 제2 수면의 수위는 돌입전과 변함없다.
이어서, 도 5에 나타낸 바와 같이, 돌입한 구체가 유도판(18)에 의해 상승실(b3)의 하단 개구로 향하게 되면, 구체가 자신의 부력으로 상승실(b3) 내를 상승한다. 그 후에, 상승한 구체가 상방향 개폐 밸브(16-2)를 개방하고 상승실(b2) 내에 상승하여 들어갈 때, 상승한 구체의 체적만큼의 물이 상승실(b2)로부터 상승실(b3)로 상방향 개폐 밸브(16-2)를 통과하여 이동한다. 그 후, 상방향 개폐 밸브(16-2)는 자동적으로 폐쇄되고, 상승실(b2 및 b3)은 밀폐 상태가 된다.
또한, 구체는 상승실(b2) 내를 상승하면, 이번에는 상방향 개폐 밸브(16-1)를 개방하고 상승실(b1) 내에 상승한다. 이 때에도, 상승한 구체가 상승실(b1) 내에 상승하여 들어갈 때, 상승한 구체의 체적만큼의 물이 상승실(b1)로부터 상승실(b2)로 상방향 개폐 밸브(16-1)를 통과하여 이동한다. 그 후, 상방향 개폐 밸브(16-1)는 자동적으로 폐쇄되고, 상승실(b1) 내의 물이 유지된다.
이어서, 상승실(b1) 내의 물은, 상방향 개폐 밸브(16-1)가 폐쇄됨으로써 유지되지만, 상승실(b1)의 상단 개구에서의 제1 수면에, 상승한 구체가 부유하게 된다. 따라서, 제1 수면의 수위는, 부유하는 구체의 일부가 공기중으로 나온 만큼 내려간다. 또한, 상기 구체가 제1 수면에서 빠져나오게 되면, 상기 구체의 수중 부분에 상당하는 물도 감소하게 되어, 제1 수면은 그만큼 내려간다. 즉, 구체가 순환할 때에는, 상승실(b1)의 상단 개구에 있어서, 구체 1개의 체적 만큼에 상당하는 물의 양이 감소하게 되어, 제1 수면의 수위는 내려간다.
이와 같이, 상승실(b1)의 상단 개구에서의 제1 수면의 수위가 전술한 물의 양만큼 내려간다는 것은, 상승해 온 복수의 구체의 부력에 의해 하나의 구체를 밀어 올려 칸막이벽판(14)의 상단을 넘는 것을 어렵게 하고 있다. 그 때문에, 낙하실(c)의 상단 개구로의 구체의 이행(移行)을 쉽게 하기 위해서는, 제1 실시형태에서는 제1 수면이 상승실(b1)의 상단 개구에 유지되고 있는 것이 필요하기 때문에, 상승실(b1)의 상부에 물을 공급하는 자동 급수 장치(17)를 구비하는 것으로 했다.
낙하시키는 구체에 관해서는, 상승실(b1, b2, b3)에 채워진 수중에서 구체 자체의 부력이 발생하도록, 그 무게 및 체적이 조정된다. 구체는, 예를 들어, 중공 금속구로 할 수도 있지만, 경질(硬質) 또는 연질의 합성 수지로 형성된 중공의 구각(球殼) 내에 금속구를 내포하고, 그 금속구가 구각 내에서 유동하는 구조로 하는 것이 바람직하다. 이 구조를 갖는 구체를 복수개 준비한다. 구체의 개수는, 적어도, 상승해 온 복수의 구체에 의해 하나의 구체를 상승실(b1)의 상단 개구로부터 밀어 올리는 만큼의 부력이 발생하도록 결정되어야 한다.
자동 급수 장치(17)로부터 연장되는 급수관(17-1)에 관한 급수구(17-2)는, 상기 급수구의 상단을 상승실(b1)의 상단 개구의 수평면에 일치하도록 상승실(b1)의 상부에 마련된다. 이와 같은 위치에 급수구(17-2)가 마련되어 있으면, 상승실(b1)의 상단 개구에서 제1 수면이 내려가 급수구(17-2)로부터 공기가 자동 급수 장치(17)에 들어가게 되고, 도 1에 나타낸 자동 급수기(A)의 자동 급수의 원리와 마찬가지로, 물이 자동 급수 장치(17)로부터 상승실(b1) 내에 공급된다. 그 결과, 제1 수면은 상승실(b1)의 상단 개구의 위치에 유지되고, 상승해 온 복수의 구체의 부력에 의해 하나의 구체를 밀어 올려 칸막이벽판(14)의 상단을 넘는 것이 용이해진다.
도 5에 나타낸 구체 순환 장치(B)에서는, 낙하실(c) 내를 낙하한 구체가 제2 수면에 돌입했을 때, 돌입한 구체가 연통실(d2) 내에 기포를 끌어들이는 경우가 있다. 이 경우에는, 끌려 들어온 기포는. 먼저 상승실(b3) 내에 들어가고, 이어서 상방향 개폐 밸브(16-2)와 상방향 개폐 밸브(16-1)가 구체의 상승에 의해 개방되었을 때. 상승실(b2)을 상승하며, 최종적으로는 상승실(b1) 내에 들어가게 된다. 이 기포는, 연통실(d1)에 방출되기 때문에, 그 기포의 체적만큼 상승실(b1)의 상단 개구에서의 제1 수면의 수위를 낮춰 버린다. 그 후에, 물이 자동 급수 장치(17)로부터 상승실(b1) 내에 공급되는 결과, 제1 수면은 상승실(b1)의 상단 개구의 위치에 유지된다.
이상과 같이 구성한 구체 순환 장치(B)에서의 구체의 순환 동작에 관해, 도 5를 참조하면서 이하에 설명한다.
먼저 도 4의 장치의 경우와 마찬가지로, 구체 순환 장치(B)를 옆으로 넘어뜨려 만수로 한 후에 다시 세우면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 축수실(a)에는 물이 상부까지 축수되고, 상승실(b1)의 상단 개구까지 물이 채워져 제1 수면이 형성되며, 또한 낙하실(c)의 하단 개구에는 제2 수면이 형성된다. 제1 수면과 제2 수면은 거의 칸막이벽판(14)의 높이의 낙차가 있다.
따라서, 준비한 복수의 구체를 삽입구(15)로부터 낙하실(c) 내에 삽입하여 차례차례 자연 낙하시키면, 낙하한 구체는 이 구체의 운동 에너지에 의해 제2 수면 아래에 돌입한다. 그리고, 유도판(18)에 의해 유도되어 연통실(d2)에 진입한 구체에는 부력이 작용하기 때문에, 상승실(b3)의 하단 개구에 들어가고, 이어서 상승한다.
상승실(b3) 내를 상승하는 구체는, 상방향 개폐 밸브(16-2)를 개방하여 상승실(b2) 내에 들어간다. 구체가 상승실(b2)에 들어간 후에는, 상방향 개폐 밸브(16-2)는 자동적으로 폐쇄된다. 이어서, 상승을 계속한 구체는, 다음 상방향 개폐 밸브(16-1)를 개방한 후 상승실(b1) 내에 들어가고, 상승실(b1)의 상단 개구에서의 제1 수면에 도달한다. 이 때, 전술한 바와 같이, 제1 수면의 수위가 내려가지만, 급수구(17-2)로부터 자동 급수 장치(17)의 물이 공급됨으로써, 제1 수면은 상승실(b1)의 상단 개구의 위치에 유지된다.
이렇게 하여, 상승실(b1)의 상단 개구에서의 제1 수면에는 복수의 구체가 차례차례 도달하게 된다. 거기서는, 복수의 구체의 부력이 합쳐져 커지게 되고, 그 결과, 상승실(b1)의 상단 개구에서의 제1 수면에 도달한 복수의 구체 중, 상측 위치에 있는 구체가 밀어 올려져, 낙하실(c)의 상단 개구로 굴러 들어가 낙하실(c)을 자연 낙하한다.
낙하실(c)을 낙하한 구체는, 낙하실(c)의 하단 개구에서의 제2 수면에 돌입한다. 그리고, 다시 돌입한 구체는, 유도판(18)에 의해 상승실(b3) 내로 유도되어, 제1 수면을 향해서 상승한다. 이렇게 하여, 구체는 낙하와 상승을 반복하여 장치 내를 순환한다.
이상과 같이, 제1 실시형태의 구체 순환 장치(B)에 의하면, 복수의 구체 각각이, 수위가 높은 제1 수면으로부터 수위가 낮은 제2 수면으로 자연 낙하하고, 돌입한 제2 수면으로부터 제1 수면까지 부력으로 상승하는 것을 반복함으로써, 특별하게 외부에서 순환을 위한 에너지를 공급하지 않고, 장치 내에서 복수의 구체를 순환시킬 수 있다. 그리고, 낙하하는 구체의 운동 에너지를 취출하는 것이 가능해진다.
제1 실시형태의 구체 순환 장치(B)에서는, 삽입구(15)의 부착은, 적어도 낙하실(c)의 하단 개구에 형성된 제2 수면에 낙하한 구체가 돌입하여 수면 아래에 진입할 수 있기에 충분한 높이로 한다. 낙하실(c)에 마련되는 삽입구(15)는, 도 5에서는 낙하실(c)의 중간쯤에 마련되었지만, 낙하실(c)의 상부이어도 좋다.
구체 순환 장치(B)의 낙하실(c)은, 외기와 연통된 자유 공간을 형성하고 있기 때문에, 이 낙하실(c)에서 구체의 운동 에너지를 취출하는 것이 용이하다. 예를 들어, 낙하실(c)의 측벽에 세로로 긴 슬릿을 개구해 두면, 슬릿에 회전 가능한 임펠러의 베인(vane)의 선단을 삽입할 수 있다. 따라서, 상기 베인의 선단에 낙하해 온 구체가 접촉하면, 구체의 운동 에너지에 의해 임펠러를 회전시킬 수 있기 때문에, 구체의 운동 에너지를 회전 에너지로 변환할 수 있다. 예를 들어, 이 회전 에너지를 발전에 이용할 수 있다.
또한, 구체 순환 장치(B)의 전체 높이를 높여 낙하실(c)의 높이를 늘림으로써, 구체의 운동 에너지를 증대시키는 것이 가능하다. 예를 들어, 전술한 임펠러를 복수대 설치할 수 있기 때문에 발전량을 늘릴 수 있다.
[제2 실시형태]
이상에 설명한 제1 실시형태에 따른 구체 순환 장치(B)에서는, 상방향 개폐 밸브를 2개 이상을 배치하는 것으로 하여, 부상하는 구체에 의해 상방향 개폐 밸브가 개방되었을 때, 상승실(b1)과 상승실(b2)을 연통시키지 않는 구성으로 했지만, 제2 실시형태에 따른 구체 순환 장치에서는, 상방향 개폐 밸브가 개방되었을 때 발생하는 상승실 내의 물의 유하 또는 낙하를 보다 확실하게 방지하기 위해, 연통실(d1)이 대기로부터 차단되도록 구성하고, 그 수단으로서, 낙하실(c) 내에 하방향 개폐 밸브를 2개 이상을 배치하는 것으로 했다.
제2 실시형태의 구체 순환 장치(C)를 도 6에 나타낸다. 구체 순환 장치(C)의 구성은, 기본적으로는, 도 5에 나타낸 제1 실시형태의 구체 순환 장치(B)와 동일하고, 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙였다. 구체 순환 장치(C)가 구체 순환 장치(B)와 상이한 점은, 낙하실(c) 내에 간격을 두고 하방향 개폐 밸브(19-1 및 19-2)가 설치되어 있는 것이다. 도 6에서는, 2개의 하방향 개폐 밸브를 설치한 예가 나타나 있다.
하방향 개폐 밸브(19-1 및 19-2)가 낙하실(c) 내에 설치됨으로써, 부상하는 구체가 상방향 개폐 밸브(16-1 또는 16-2)를 개방했을 때, 상승실(b1∼b3)이 연통되어 실내의 물이 낙수하는 것을 저지함으로써, 상승실(b1)의 상단 개구에서의 제1 수면의 수위가 내려가는 것을 방지할 수 있다. 이것은, 하방향 개폐 밸브(19-1 및 19-2) 중 어느 하나가 폐쇄되어 있는 것에 의해, 연통실(d1) 내가 부압으로 유지되어, 제1 수면(h1)이 상승실(b1)의 상단 개구로부터 내려가는 것이 방지되는 것이다.
도 6에서는, 2개의 하방향 개폐 밸브(19-1, 19-2)가 설치된 예를 나타낸다. 이 예에서는, 낙하실(c)이 낙하실 c1, c2, c3로 나누어지고, 적어도 어느 한쪽의 상방향 개폐 밸브가 개방되어 있을 때에는, 한쪽의 하방향 개폐 밸브가 자동적으로 폐쇄되도록 한다. 하방향 개폐 밸브의 개수는 적절하게 늘릴 수 있다.
이와 같이 구성한 구체 순환 장치(C)에 관해서도, 전술한 제1 실시형태의 구체 순환 장치의 경우와 마찬가지로, 먼저 구체 순환 장치(C)를 옆으로 넘어뜨려 만수로 한 후에 다시 세우면, 도 6에 나타낸 바와 같이, 축수실(a)에는 물이 상부까지 축수되고, 상승실(b1)의 상단 개구까지 물이 채워져 제1 수면(h1)이 형성되며, 또한 낙하실(c3)의 하단 개구에는 제2 수면(h2)이 형성된다.
따라서, 삽입구(15)로부터, 준비한 복수의 구체를 낙하실(c3) 내에 간격을 두고 순차적으로 삽입하여 차례차례 자연 낙하시키지만, 제2 실시형태의 구체 순환 장치(C)가 제1 실시형태의 구체 순환 장치(B)와 상이한 점은, 하방향 개폐 밸브(19-1 및 19-2)가 추가되어 있는 것 뿐이므로, 낙하한 구체가 제2 수면(h2)에 돌입하여, 상승실(b1)의 상단 개구에서의 제1 수면에 도달하기까지의 순환 공정은, 전술한 제1 실시형태의 구체 순환 장치(B)의 경우와 동일하다.
상승실(b1)의 상단 개구에서의 제1 수면에는, 복수의 구체가 차례차례 도달하고, 복수의 구체에 의한 부력에 의해, 상승실(b1)의 상단 개구에서의 제1 수면에 도달한 복수의 구체 중 1개, 즉 상측 위치에 있는 구체가 밀어 올려져, 낙하실(c1)의 상단 개구로 굴러 들어가 낙하실(c1)을 자연 낙하한다.
낙하실(c1)을 낙하한 구체는, 하방향 개폐 밸브(19-1)를 개방하여 낙하실(c2) 내에 들어간다. 구체가 낙하실(c2)에 낙하한 후에, 하방향 개폐 밸브(19-1)는 자동적으로 폐쇄된다. 이어서, 계속 낙하한 구체는, 다음 하방향 개폐 밸브(19-2)를 개방한 후 낙하실(c3) 내를 낙하하여, 낙하실(c3)의 하단 개구에서의 제2 수면에 돌입한다. 그리고, 다시 돌입한 구체는, 유도판(18)에 의해 상승실(b3) 내로 유도되어, 제1 수면을 향해 상승한다.
이상과 같이, 제2 실시형태의 구체 순환 장치(C)에서는, 하방향 개폐 밸브(19-1 및 19-2) 중 어느 하나가 폐쇄되기 때문에, 상방향 개폐 밸브(16-1 및 16-2)의 작용과 함께, 상승실(b1∼b3) 내의 물이 떨어지는 것을 방지할 수 있고, 제1 실시형태의 구체 순환 장치(B)의 경우와 마찬가지로, 복수의 구체 각각이, 수위가 높은 제1 수면(h1)으로부터 수위가 낮은 제2 수면(h2)으로 자연 낙하하며, 돌입한 제2 수면(h2)으로부터 제1 수면(h1)까지 부력으로 상승하는 것을 반복함으로써, 특별히 외부에서 순환을 위한 에너지를 공급하지 않고, 물을 보급하는 것만으로, 장치 내에서 복수의 구체를 순환시킬 수 있다. 그리고, 낙하하는 구체의 운동 에너지를 취출할 수 있다.
제2 실시형태의 구체 순환 장치(C)에서는, 낙하실에는 하방향 개폐 밸브(19-1, 19-2)가 설치되어 있기 때문에, 삽입구(15)는 낙하실(c3)의 상부에 설치되는 것이 편의상 좋다. 또한, 삽입구(15)의 부착은, 적어도 낙하실(c3)의 하단 개구에 형성된 제2 수면(h2)에 낙하한 구체가 돌입하여 수면 아래에 진입할 수 있기에 충분한 높이로 한다.
[제3 실시형태]
이상에 설명한 제1 및 제2 실시형태의 구체 순환 장치에서는, 장치 내에 제1 및 제2 수면을 형성하기 위해서는, 먼저 장치 전체를 옆으로 넘어뜨리고 나서 장치 내를 물로 채우고, 그 후 장치를 원래대로 다시 세우는 절차가 필요했다. 이와 같은 절차가 요구되는 것은 불편하며, 또한 구체 순환 장치가 대형이 되면 이와 같은 절차의 채용이 어려워지는 경우가 있다.
따라서, 전술한 절차를 채용하지 않고, 장치를 세운 채의 상태로, 장치 내에 제1 및 제2 수면을 형성할 수 있는 구체 순환 장치의 제3 실시형태를 도 7에 나타냈다. 도 7에 나타낸 제3 실시형태의 구체 순환 장치(D)는, 기본적으로는 도 6에 나타낸 제2 실시형태의 구체 순환 장치(C)와 동일한 구성을 갖고 있고, 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙였다.
제3 실시형태의 구체 순환 장치(D)가 제2 실시형태의 구체 순환 장치(C)와 상이한 부분은, (1) 자동 급수 장치의 급수관의 도중에 삼방향 밸브를 설치하고, 축수실(a)의 정상에 급수구를 마련하여 밀폐 마개를 탈부착할 수 있으며, (2) 급배수구 대신 배수구로 하고, 거기에 배수 밸브를 설치하며, 그리고 (3) 낙하실(c3)의 하부에 구획 밸브를 설치한 것이다.
(1) 도 7에 나타낸 바와 같이, 자동 급수 장치(17)에 이어지는 급수관(17-1)의 도중에 설치된 삼방향 밸브(17-3)는, 평상시에는 자동 급수 장치(17)로부터 급수구(17-2)에 물을 공급하는 방향으로 조작되고, 축수실(a)에의 급수시에는 급수구(17-2)가 외부 대기와 이어지는 방향으로 조작된다. 또한, 밀폐 마개(20-1)는, 평상시에는 급수구(20)에 부착되어 축수실(a)을 밀폐하고, 축수실(a)에의 급수시에는 급수구(20)로부터 벗겨내어져 축수실(a)에의 급수를 가능하게 한다.
도 7에 나타낸 구체 순환 장치(D)에서는, 삼방향 밸브(17-3)가 급수관(17-1)의 도중에 설치되었지만, 이것에 한정되지 않고, 급수중에 상승관(b1∼b3) 내의 수위의 상승에 따라, 연통실(d1)과 낙하실(c1)의 공기압이 상승했을 때, 하방향 개폐 밸브(19-1, 19-2)의 밸브가 약간 개방되는 경우에는, 삼방향 밸브 대신, 평상시에는 자동 급수 장치(17)로부터 급수구(17-2)에 물을 공급하는 방향으로 조작되고, 축수실(a)에의 급수시에는 자동 급수 장치(17)로부터의 물의 공급을 차단하는 방향으로 조작되는 차단 밸브를 설치해도 좋다. 또는, 급수관(17-1)이 가요성 파이프인 경우에는, 클립을 사용하고, 착탈할 수도 있다.
(2) 용기 본체(11)의 측벽 하부에 설치된 배수구(12)에 부착된 배수 밸브(12-1)는, 평상시에는 개방 상태로 조작되어 장치 내부로부터 외부로 배수하고, 축수실(a)에의 급수시에는 폐쇄 상태로 조작된다.
(3) 낙하실(c3) 내의 하부에 설치된 구획 밸브(21)는, 평상시에는 개방 상태로 조작되어 낙하하는 구체가 통과할 수 있도록 하고, 축수실(a)에의 급수시에는 폐쇄 상태로 조작되어 낙하실(c3)의 하부를 폐색한다.
다음으로, 도 7에 나타낸 제3 실시형태의 구체 순환 장치(D)에서는, 장치 내에 물을 공급하는 상태가 도시되어 있고, 장치 내에 제1 및 제2 수면을 형성하는 순서를 도면을 참조하면서 설명한다. 도 8은, 도 7에 나타낸 구체 순환 장치(D)에서, 장치 내에 제1 및 제2 수면이 형성된 후의 상태를 나타내고 있다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 물은 구체 순환 장치(D)의 내부에는 전혀 없는 것으로 한다. 먼저, 축수실(a)의 정상에 있는 밀폐 마개(20-1)를 벗겨내고, 삼방향 밸브(17-3)에 대해서는, 급수구(17-2)가 외부 대기와 이어지는 방향으로 조작하여, 물이 자동 급수 장치(17)로부터 급수구(17-2)에 공급되지 않도록 한다. 그리고, 배수 밸브(12-1)를 폐쇄하여 물이 배수되지 않도록 하고, 또한 구획 밸브(21)를 폐색 상태로 조작하여 낙하실(c3)의 하부를 폐색한다.
이어서, 축수실(a)의 정상으로부터 물을 유입한다. 유입된 물은, 처음에는 연통실(d2)에 머무른다. 또한, 연통실(d2)의 수위가 상승하여 그 수위가 칸막이벽판(14)의 하단에 도달하면, 낙하실(c3)의 하부에는 밀폐 공간이 존재하기 때문에, 수위가 칸막이벽판(14)의 하단 이상으로는 올라가지 않는다. 여기서, 낙하실(c3)의 하부에서 제2 수면(h2)이 형성된다.
또한, 축수실(a)의 정상으로부터 급수가 계속되면, 낙하실(c3)의 하부에는 제2 수면(h2)이 유지된 채로, 축수실(a)에서의 수위와 상승실(b1, b2, b3)에서의 수위가 동일한 속도로 상승한다. 이 때, 상승실(b1, b2, b3)의 공기는 삼방향 밸브(17-3)로부터 외부로 방출된다.
이어서, 그 수위가 상승실(b1)의 상단 개구에 도달했을 때, 축수실(a)의 정상으로부터의 급수를 멈추고, 밀폐 마개(20-1)를 급수구(20)에 부착하여 축수실(a)의 상부를 밀폐한다. 그 후에, 삼방향 밸브(17-3)에 대해서는, 자동 급수 장치(17)로부터 급수구(17-2)에 물을 공급하는 방향으로 조작한다. 이렇게 함으로써, 상승실(b1)의 상단 개구에서 제1 수면(h1)이 형성된다.
구체 순환 장치(D)에 의한 경우에는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 축수실(a)의 수위는 형성된 제1 수면(h1)보다 높게 할 수 없어, 축수실(a)의 상부에는 공기가 머무른 상태가 되고, 이 공기가 머무르는 공간은 축수실(a)의 축수에 아무런 기여도 하지 않기 때문에 이 공간만큼은 불필요하다. 그 때문에, 축수실(a)의 정상의 높이는, 도시한 바와 같이, 연통실(d1)의 위치까지이어야 하는 것은 아니며, 적어도 제1 수면(h1)의 수위에 맞춘 높이이어도 좋다.
마지막으로, 배수 밸브(12-1) 및 구획 밸브(21) 모두를 개방한다. 그리고, 삽입구(15)로부터 복수의 구체를 차례차례 삽입하면, 전술한 제2 실시형태의 구체 순환 장치(C)의 경우와 마찬가지로, 복수의 구체가 구체 순환 장치(D) 내에서 차례차례 자연 낙하와 부상을 반복하여 순환하기 때문에, 낙하실(c3)로부터 구체의 낙하 운동 에너지를 취출할 수 있다.
[구체 순환 장치의 구체예]
이상에서는, 본 발명의 구체 순환 장치의 제1 내지 제3 실시형태에 관해 설명했다. 다음으로, 제3 실시형태의 구체 순환 장치(D)의 구체예에 관해, 도 9 내지 도 20을 참조하면서, 이하에 설명한다.
도 7에 나타낸 구체 순환 장치(D)에서는, 용기 본체(11)의 내부에 칸막이벽판(13, 14)을 배치함으로써, 축수실(a), 상승실(b1∼b3), 낙하실(c1∼c3), 그리고 연통실(d1 및 d2)을 형성했지만, 구체예에 따른 구체 순환 장치(E)에서는, 축수실, 상승실, 낙하실 및 연통실(d1)을 축수관, 상승관, 하강관 및 연결관으로 각각 치환하여 구성하는 것으로 했다. 연통실(d2)에 대해서는 축수 상자체로 구성했다. 이와 같이, 각 실에 관을 이용하면, 용기 본체를 특별히 제작하지 않더라도, 일반적으로 시판되고 있는 관재를 이용하여 구성할 수 있어, 높이에 대한 대응도 간편하고, 저렴하며 손쉽게 제작할 수 있다.
구체예에 따른 구체 순환 장치(E)의 전체를 조감한 도면이 도 9에 나타나 있다.
구체 순환 장치(E)에서의 축수관(31)은, 외경이 5.5 cm, 내경이 4.5 cm, 그리고 길이가 200 cm인 수지 파이프이며, 구체 순환 장치(D)에서의 연통실(d2)의 역할을 하는 축수 상자체(39)에 직립시켜 설치되고, 상기 수지 파이프의 하단 개구가 축수 상자체(39)의 상면판의 개구부에 접속되어 있어, 축수관(31)과 축수 상자체(39)와 연통되어 있다.
외경이 5.5 cm, 내경이 4.5 cm인 수지 파이프로 구성된 상승관(32)에는, 간격을 두고 복수의 상방향 개폐 밸브 상자(33)가 배치되어 있다. 도 9의 구체예에서는, 상방향 개폐 밸브 상자(33)가 4개인 경우를 나타내고 있다. 또한, 외경이 5.5 cm, 내경이 4.5 cm인 수지 파이프로 구성된 낙하관(34)에는, 간격을 두고 복수의 하방향 개폐 밸브 상자(35)가 배치되고, 도 9의 구체예에서는 하방향 개폐 밸브가 2개인 경우를 나타내고 있다.
구체 순환 장치(E) 내에 삽입되는 복수의 구체 각각은, 내경이 4.5 cm인 수지 파이프 내를 자유롭게 통과할 수 있는 크기로 조정되어 있고, 경질의 합성 수지로 형성된 중공의 외직경이 4.2 cm인 구각을 이용했다. 그 구체의 무게는, 구각 내에서 유동(遊動) 가능한 직경을 갖는 철구를 구각 내에 내포시켜 23 g으로 했다.
그리고, 상승관(32) 및 낙하관(34)은 축수 상자체(39)에 각각 직립시켜 설치되고, 상승관(32) 및 낙하관(34)의 각 하단 개구가 축수 상자체(39)의 상면 개구부에 접속되어, 각각 축수 상자체(39)와 연통되어 있다.
상승관(32) 및 낙하관(34) 각각의 상부의 각 상단 개구는, 도 9에서는 도시되어 있지 않지만, 관 정상(頂上) 부재(41) 내에 형성된 연통실에 의해 연통되어 있다. 그리고, 관 정상 부재(41) 내에서 연통실과 연통되는 상승관(32)의 상부에는, 자동 급수 장치(42)로부터 연장되는 급수관의 급수구가 설치되어 있다.
낙하관(34)의 하측에는, 복수의 구체를 관내에 삽입하기 위한 삽입구(36)가 개구되어 있고, 그 하방에는 회전 에너지를 취출하기 위한 임펠러의 베인을 삽입하는 슬릿(37)이 축방향을 따라서 개구되어 있다. 또한, 낙하관(34)의 하부에는, 구획 밸브(38)가 설치되어 있다. 또한, 도 9에서는 도시되어 있지 않지만, 축수 상자체(39)에는 배수 밸브(40)를 갖춘 배수 장치가 설치되어 있다.
이상에서는, 도 9를 참조하여 구체 순환 장치(E)의 전체 개요가 설명되었지만, 다음에 도 10에 나타낸 장치의 측면도를 참조하면서, 구체 순환 장치(E)에 관한 구체적인 구성예를 설명한다. 도 10에서는, 설명을 용이하게 하기 위해, 상방향 개폐 밸브 상자와 하방향 개폐 밸브 상자에 관해, 도 9에 나타낸 상방향 개폐 밸브 상자(33) 및 하방향 개폐 밸브 상자(35)의 방향을 90도 회전시켜 표시했다. 이 때문에, 도 10에서는, 축수관, 상승관 및 낙하관의 간격이 확대되어, 축수 상자체(39)의 가로폭도 길어지고, 각 관의 하단 개구간의 사이도 확대되어 도시되었다.
축수관(31)의 상단에는, 급수할 때에는 벗겨낼 수 있는 밀폐 마개(31-1)가 설치되어 있고, 축수관의 상단은 상승관(32)의 상단 개구의 위치에 맞춰져 있다. 상승관(32)에는, 4개의 상방향 개폐 밸브 상자(33-1, 33-2, 33-3, 33-4)가 적절한 간격을 두고 배치되고, 5개의 상승관(32-1, 32-2, 32-3, 32-4, 32-5)이 각 상방향 개폐 밸브 상자에 접속된다. 상승관(32-1)의 상단 개구는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 관 정상 부재(41) 내에 형성된 연통실에 연결되고, 그 상단 개구에서 제1 수면이 형성된다.
도 10에 나타낸 구체예에서는, 상방향 개폐 밸브 상자(33-1, 33-2, 33-3)가 1밸브체 밸브로 구성된 예가, 그리고, 상방향 개폐 밸브 상자(33-4)가 2밸브체 밸브로 구성된 예가 도시되어 있지만, 1밸브체 밸브와 2밸브체 밸브가 혼재할 필요는 없고, 어느 한쪽의 상방향 개폐 밸브 상자만을 이용해도 좋으며, 또한 구체예에서는 4개를 배치하는 경우를 나타냈지만 더 늘려도 좋다.
낙하관(34)에는, 2개의 하방향 개폐 밸브 상자(35-1, 35-2)가 적절한 간격을 두고 배치되고, 3개의 낙하관(34-1, 34-2, 34-3)이 각 하방향 개폐 밸브 상자에 접속된다. 낙하관의 상단 개구는 연결관(41-1)에 연결되어, 구체의 자연 낙하구를 형성한다. 낙하관(34-3)의 하부이며, 하단 개구보다 조금 상측에, 구획 밸브(38)가 설치된다. 이 구체예에서는, 2개의 하방향 개폐 밸브 상자를 배치했지만, 더 늘려도 좋다.
4개의 상방향 개폐 밸브 상자(33-1, 33-2, 33-3, 33-4)와 2개의 하방향 개폐 밸브 상자(35-1, 35-2) 각각에는, 2장의 투명한 덮개판이 개폐 밸브 상자의 양 측면에서 패킹을 통해 밸브 케이스에 나사로 고정되어 있어, 각 개폐 밸브 상자는 밀폐되어 있다.
또한, 자동 급수 장치(42)는, 지지 기둥(43)의 정상에 배치되고, 상기 장치로부터 연장되는 급수관(42-1)의 급수구(42-2)가 상승관(32-1)의 상부에서의 관벽에 개구되어 있다. 자동 급수 장치(42)에는, 장치 자체에 급수하기 위해 벗겨낼 수 있는 밀폐 마개가 설치되고, 급수관(42-1)에는 삼방향 밸브(42-3)가 부착되어 있다.
다음으로, 구체예의 구체 순환 장치(E)에서의 축수 상자체(39)의 상세한 사항에 관해, 도 11을 참조하면서 설명한다. 도 11은, 축수 상자체(39)의 종단면도이고, 축수관(31), 상승관(32-5), 낙하관(34-3)의 상방 부분은 생략되어 있으며, 이들의 하부만이 도시되어 있다.
축수 상자체(39)의 상측판에는, 축수관(31), 상승관(32-5), 낙하관(34-3)의 각 하단 개구가 개구되어 있다. 축수 상자체(39) 내의 연통실(d2)에 있어서, 낙하관(34-3)의 하단 개구의 하방에는, 유도판(39-1)이 수평에 대하여 약 45도의 각도로 경사져 배치된다.
또한, 축수관(31)의 하단 개구와 상승관(32-5)의 하단 개구의 사이에는, 저지판(39-2)이 배치되어 있다. 이 저지판(39-2)은, 연통실(d2)의 기능을 손상시키지 않도록, 도 11의 구체예에서는, 저지판의 양측이 축수 상자체(39)의 측벽으로부터 떨어져 고정되어 있다. 저지판의 측단의 전체 둘레가 축수 상자체(39)의 벽에 고착되는 경우에는, 저지판 자체에 구멍 등을 뚫으면 된다.
또한, 상승관(32-5)의 하단 개구와 낙하관(34-3)의 하단 개구의 사이에는, 소정의 두께를 갖는 유도편(39-3)이 축수 상자체(39)의 상판에 고정되어 있다. 축수 상자체(39)의 측벽에 있어서, 배수 장치에 통하는 배수구(44)가 마련되지만, 유도편(39-3)의 하단이 배수구(44)의 하측 개구 가장자리와 일치하도록 해 두는 것이 바람직하다. 장치 내에 물이 공급되었을 때, 유도편(39-3)의 하단 및 배수구(44)의 하측 개구 가장자리를 수위(h2)로 하는 제2 수면이 형성된다.
축수 상자체(39) 내에서의 제2 수면은, 낙하관(34-3)의 하단 개구에 형성되는 것이 아니라, 상기 낙하관의 하단 개구의 면으로부터 유도편(39-3)의 두께만큼 낮은 위치에 형성되기 때문에, 낙하관(34-3)의 하단 개구의 면적보다 넓은 면이 된다. 이와 같이 함으로써, 낙하관(34-3) 내를 낙하해 온 구체가, 제2 수면 내에 돌입하기 쉬워진다. 또한, 도 11에 나타낸 바와 같이, 유도편(39-3)은, 축수 상자체(39) 내에서의 제2 수면의 수위를 규정하고, 한쪽에서는, 축수 상자체(39)의 상판에 대하여 약 135도의 경사면을 구비하여, 돌입한 구체를 상승관(32-5)의 하단 개구로 유도하는 역할을 하고 있다.
다음으로, 도 12는, 도 11에 나타낸 X-X선을 따라 취한 축수 상자체(39)에 관한 종단면도를 나타내고 있다. 도 11은, 도 12에 나타낸 축수 상자체(39)의 Y-Y선을 따라 취한 종단면도를 나타내고 있다. 두 도면 간에, 동일한 부호는 동일한 부분을 나타내고 있다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 배수 상자체(45)가 축수 상자체(39)의 측벽에 마련되고, 배수 상자체(45) 내에는 배수 저류실(e)이 형성된다. 이 배수 저류실(e)은, 배수구(44)를 통해 축수 상자체(39)에서의 연통실(d2)과 통해 있고, 연통실(d2)로부터 넘쳐 나온 물을 저류한다. 또한, 배수 상자체(45)에는 도 10에 나타낸 바와 같이 배수 밸브(40)가 설치되고, 이 배수 밸브(40)의 개방 조작에 의해, 배수 저류실(e)에 저장된 물을 장치 외부로 배수할 수 있다.
도 12에서는, 축수 상자체(39)의 연통실(d2) 내에서, 유도판(39-1)이, 좌우에 형성된 결합편(39-4)을 통해 축수 상자체(39)의 측벽에 고정된 모습을 보여주고 있고, 또한 저지판(39-2)이, 축수 상자체(39)의 상판과 바닥판 사이에 고정되며, 그 양측에서 물이 유통하도록, 축수 상자체의 측벽과 떨어져 있는 모습을 보여주고 있다.
다음으로, 도 13에는, 도 10에 나타낸 구체 순환 장치(E)의 상부 구조가 확대 표시되어 있다. 이 때문에, 도 13의 장치(E)에는, 도 10의 장치(E)와 동일한 부분에는 동일한 부호가 붙여져 있다. 도 13에서는, 축수관(31)의 표시가 생략되어 있다. 관 정상 부재(41) 내에는, 상승관 및 낙하관과 동일한 내경을 갖는 관형의 연통실(41-1)이 형성되어 있다.
도시한 바와 같이, 연통실(41-1)의 일단은 상승관(32-1)의 상부(32-11)에서의 상단 개구에 연결되고, 그 타단은 낙하관(34-1)의 상부(34-11)의 상단 개구에 연결되어 있다. 연통실(41-1)은, 구체가 상승관(32-1)의 상부(32-11)에서의 상단 개구로부터 낙하관을 향해 굴러 떨어지기 쉽게 하기 위해 경사져 형성된다.
여기서, 상승관(32-1)의 상부(32-11)는 수위(h1)로 표시되는 위치까지 연장되어 있고, 그 위치에서 연통실(41-1)과 접속되며, 상단 개구가 형성되어 있다. 그리고, 자동 급수 장치(42)로부터 연장된 급수관(42-1)은, 그 급수구의 개구 상측 가장자리가 수위(h1)와 일치하도록, 상승관(32-1)의 상부(32-11)에서의 측벽에 부착되어 있다. 급수관(42-1)에 설치된 삼방향 밸브(42-3)는, 조작에 의해, 급수구에의 급수를 차단하고 대기에 연통되거나, 또는 대기에의 연통을 차단하고 급수구에 급수하도록 전환될 수 있다.
도 13에서는, 삼방향 밸브(42-3)가 급수구에 급수하도록 조작되어, 수위(h1)의 제1 수면이 상승관(32-1)의 상부(32-11)의 상단 개구에서 형성되어 있는 상태가 도시되어 있다. 도 13은, 복수의 구체 각각이 순환하고 있는 도중을 나타내고 있어, 구체가 상승관(32-1)의 상부(32-11)에 상승해 온 모습을 보여주며, 이하에, 상승관 내를 상승해 온 구체가 낙하관으로 이행하여 자연 낙하하는 모습을 설명한다.
여기서, 도 13에 나타낸 바와 같이, 상승관(32-1)의 상부(32-11)에, 파선으로 나타낸 3개의 구체(m1, m2, m3)가 차례차례 도달한 것으로 한다. 전술한 구체를 사용했다고 한다면, 구체의 체적은 38.8 ㎤이고, 구체의 무게가 23 g이므로, 하나의 구체에 작용하는 부력은, 물의 비중을 1로 하면 15.8 g이 된다.
이 때문에, 하나의 구체를 상승관(32-1)의 상부(32-11)의 상단 개구로부터 위로 밀어 올리기 위해서는, 동일한 구체가 2개 이상 더 필요하게 된다. 따라서, 도 13에 나타낸 상태가 되면, 구체(m1)는 구체(m2 및 m3)의 부력에 의해, 수위(h1)의 상단 개구보다 위로 밀어 올려지고, 그리고 연통실(41-1) 내를 굴러가 낙하관(34-1)의 상단 개구로 진행하며, 그 후에 자연 낙하해 간다. 여기서, 제1 수면의 수위가 저하된 경우 등에 대비하여, 하나의 구체가 확실하게 밀어 올려져 상기 구체가 원활하게 자연 낙하하기 위해서는, 3개 이상의 구체로 하나의 구체를 밀어 올리도록 하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 하나의 구체가 상승관(32-1)의 상부(32-11)의 상단 개구로부터 위로 밀어 올려지면, 그 하나의 구체의 체적만큼 제1 수면의 수위가 내려가게 된다. 복수의 구체 각각이 연결관(41-1)으로 진행할 때마다, 그 구체의 체적만큼 제1 수면의 수위가 내려가게 되고, 최종적으로는 상승관(32-1)의 상단 개구로부터 구체를 밀어 올릴 수 없게 되어, 구체의 순환이 멈춰 버린다.
따라서, 제1 수면의 수위가 내려갔을 때에는, 자동 급수 장치(42)로부터 급수관(42-1)을 통해 상승관(32-1)의 상부(32-11)에 자동적으로 급수되어, 제1 수면이 상기 상승관의 상단 개구에 유지된다. 상승관(32-1)의 상단 개구로부터 구체를 밀어 올릴 수 있게 된다. 제1 수면이 상기 상승관의 상단 개구에 유지되면, 급수는 자동적으로 멈춘다.
지금까지 설명한 구체 순환 장치(E)의 구체예에서의 상부 구조에서는, 상승관(32-1)의 상부(32-11)와 연통실(41-1)과 낙하관(34-1)의 상부(34-11)가 일체적으로 형성된 관 정상 부재(41)가 이용되었다. 이들이 일체적으로 형성된 관 정상 부재에 한정되지 않고, 연통실(41-1)을 연결관으로 형성하여, 이 연결관의 일단에 상승관(32-1)으로부터 연장되는 상부관을 접속하고, 그 타단에 낙하관(34-1)으로부터 연장되는 상부관을 접속하는 구조로 할 수도 있다.
(상방향 개폐 밸브 상자 및 하방향 개폐 밸브 상자의 구체예)
다음으로, 도 9에 나타낸 구체 순환 장치(E)에서 이용된 상방향 개폐 밸브 상자(33)와 하방향 개폐 밸브 상자(35)의 구체적 구성예에 관해, 도 14 내지 도 19를 참조하면서 설명한다. (1) 도 14 및 도 15는, 1밸브체 밸브로 구성된 상방향 개폐 밸브 상자의 구체예를 나타내고, (2) 도 16 및 도 17은, 2밸브체 밸브로 구성된 상방향 개폐 밸브 상자의 구체예를 나타내고 있다. 그리고, (3) 도 18 및 도 19는, 하방향 개폐 밸브 상자의 구체예를 나타내고 있다.
(1) 도 14는, 상방향 개폐 밸브 상자(331)의 사시도이고, 도 15는, 상방향 개폐 밸브 상자(331)의 측면도이며, 동일한 부분에는 동일한 부호가 붙여져 있다. 여기서, 도시한 상방향 개폐 밸브 상자는 장치로부터 떼어낸 상태로 나타내고, 또한 상방향 개폐 밸브 상자의 내부가 보이도록, 양 측면의 덮개판이 벗겨져 있다. 구체 순환 장치에 설치되었을 때에는, 양 측면의 덮개판이 패킹을 통해 나사로 고정되어 내부가 밀폐되며, 상방향 개폐 밸브 상자 내부의 수압이 높아져도 물이 새지 않게 된다. 덮개체에 관해서는 도시를 생략하고 있다.
상방향 개폐 밸브 상자(331)는, 예를 들어 합성 수지로 일체 성형된 프레임형의 밸브 케이스(3311)를 갖고 있다. 이 밸브 케이스(3311)의 상측에는, 밸브 케이스(3311) 내와 상승관의 하단 개구가 연통되도록, 상승관의 하부를 결합할 수 있는 관결합부(3312)가 마련되어 있다. 관결합부(3312)의 하단은, 밸브 케이스(3311)의 내부까지 연장되어 있다. 그리고, 이 밸브 케이스(3311)의 하측에는, 밸브 케이스(3311) 내와 상승관의 상단 개구가 연통되도록, 상승관의 상부를 결합할 수 있는 관결합부(3313)가 마련되어 있다. 관결합부(3313)의 상단에는, 밸브 케이스(3311)의 내부로 연장되는 상승 유도관(3314)이 부착되어 있다.
상승 유도관(3314)의 상부는, 비스듬하게 절단된 것 같은 형상이며, 수직에 대하여 약 25도의 각도를 이루는 면을 갖는다. 밸브체(3315)가 상부에 형성된 기울어진 면에 접촉하면, 상기 상승 유도관(3314)을 폐색할 수 있다. 도시하는 바와 같이, 밸브체(3315)는, 관결합부(3312)로부터 밸브 케이스(3311) 내에 수압이 걸리면, 상승 유도관(3314)의 상부의 면에 밀어 붙여져 밸브 케이스(3311)로부터 관결합부(3313)로의 수류를 차단한다.
밸브체(3315)의 하부는, 상승 유도관(3314)의 베이스부에 피봇 지지되어, 상승 유도관(3314)의 상부를 개폐 가능하게 회동하도록 부착되어 있다. 그리고, 밸브체(3315)의 한쪽 측면에는, 그 중간 정도에서 끈, 실 등의 선의 일단이 고정되어 있고, 그 타단에는 부체(浮體)(3316)가 부착되어 있다. 또한, 그 선을 통과시키는 갈고리 부재가, 도 15에는 도시되어 있지 않은 덮개체에 설치되어, 부체(3316)가 밸브체(3315)로부터 떨어지도록 되어 있다.
도 14 및 도 15에 나타낸 상방향 개폐 밸브 상자는, 설명의 편의상, 덮개판이 벗겨진 상태를 나타내고, 도면의 상태에서는 물이 아직 채워져 있지 않다. 설명을 용이하게 하기 위해, 도 15에서 나타낸 부체(3316)의 위치는, 상방향 개폐 밸브 상자(331)가 구체 순환 장치에 설치되고, 물이 채워져 부유하고 있는 상태를 상정하여 나타냈다.
상방향 개폐 밸브 상자(331)가 구체 순환 장치에 설치되었을 때에는, 상승 유도관(3314) 내를 상승해 온 구체의 부력으로 밸브체(3315)가 밀어 올려지도록, 그리고 구체가 통과한 후에는 밸브체(3315)를 신속하게 폐쇄하도록, 부체(3316)의 부력이 조정된다. 또한, 부체(3316)에 부착되어 있는 선의 밸브체(3315)에 대한 부착 위치도, 부체(3316)의 부력과 함께 조정할 수 있다. 상방향 개폐 밸브 상자(331)가 구체 순환 장치에 설치되어, 구체가 장치 내를 순환하고 있을 때, 구체가 통과하고 있을 때 이외에는, 상방향 개폐 밸브 상자(331)의 밸브체(3315)는 폐쇄되어 있다.
(2) 이상에서, 1밸브체 밸브로 구성된 상방향 개폐 밸브 상자의 구체예를 설명했지만, 다음으로, 도 16 및 도 17을 참조하여, 2밸브체 밸브로 구성된 상방향 개폐 밸브 상자의 구체예를 설명한다. 도 16은, 상방향 개폐 밸브 상자(332)의 사시도이고, 도 17은, 상방향 개폐 밸브 상자(332)의 측면도이며, 동일한 부분에는 동일한 부호가 붙여져 있다.
도 16 및 도 17에서도, 도 14 및 도 15의 경우와 마찬가지로, 도시한 상방향 개폐 밸브 상자는 장치로부터 떼어낸 상태로 나타내고, 또한 상방향 개폐 밸브 상자의 내부가 보이도록, 양 측면의 덮개판이 벗겨져 있다. 구체 순환 장치에 설치되었을 때에는, 양 측면의 덮개판이 밸브 케이스에 패킹을 통해 나사로 고정되어 내부가 밀폐되고, 상방향 개폐 밸브 상자의 내부의 수압이 높아지더라도 물이 새지 않게 된다. 여기서도, 덮개체에 관해 도시를 생략하고 있다.
상방향 개폐 밸브 상자(332)는, 기본적으로는 도 14 및 도 15에 나타낸 상방향 개폐 밸브 상자의 구성과 동일하고, 동일한 부분에는 동일한 부호가 붙여져 있다. 상이한 부분은, 상방향 개폐 밸브 상자(331)의 경우는 밸브체가 1개인 데 비해, 상방향 개폐 밸브 상자(332)의 경우는 2개의 밸브체(3325)가 이용되고 있는 것이다.
상승 유도관(3324)의 상부는, 2장의 밸브체(3325)가 서로 약 60도의 각도를 이루도록 산모양으로 절단된 형상이며, 2장의 밸브체(3325) 각각이 상부에 형성된 산모양의 경사면에 각각 접촉하면, 상기 상승 유도관(3324)을 폐색할 수 있다. 이 때, 2장의 밸브체(3325)의 꼭대기부도 밀접하게 된다. 도시하는 바와 같이, 2장의 밸브체(3325)는, 관결합부(3312)로부터 밸브 케이스(3311) 내에 수압이 걸리면, 상승 유도관(3324)의 상부의 각 면에 밀어 붙여져, 밸브 케이스(3311)로부터 관결합부(3313)로의 수류를 차단한다.
밸브체(3325) 각각의 중간 정도가, 상승 유도관(3324)의 베이스부에 각각 피봇 지지되어, 상승 유도관(3324)의 상부를 개폐 가능하게 회동하도록 부착되어 있다. 그리고, 밸브체(3325)에서의 꼭대기부와 반대측에는, 끈, 실 등의 선의 일단이 고정되어 있고, 그 타단에는 부체(3326)가 부착되어 있다.
도 16 및 도 17의 상방향 개폐 밸브 상자(332)의 경우도, 도 14 및 도 15에 나타낸 상방향 개폐 밸브 상자(331)의 경우와 마찬가지로, 설명의 편의상, 덮개판이 벗겨진 상태를 나타내고, 도면의 상태에서는 물이 아직 채워져 있지 않다. 설명을 용이하게 하기 위해, 도 17에서 나타낸 2개의 부체(3326)의 위치는, 상방향 개폐 밸브 상자(331)가 구체 순환 장치에 설치되고, 물이 채워져 부유하고 있는 상태를 상정하여 나타냈다.
상방향 개폐 밸브 상자(332)가 구체 순환 장치에 설치되었을 때에는, 상승 유도관(3314) 내를 상승해 온 구체의 부력으로 2장의 밸브체(3325)가 함께 밀어 올려지도록, 그리고 구체가 통과한 후에는 2장의 밸브체(3325)를 신속하게 폐쇄하도록, 부체(3326)의 각각의 부력이 조정된다. 또한, 부체(3326)에 부착되어 있는 선의 밸브체(3325)에 대한 부착 위치도, 부체(3316)의 부력과 함께 조정할 수 있다.
(3) 다음으로, 도 18 및 도 19를 참조하면서, 하방향 개폐 밸브 상자의 구체예에 관해 설명한다.
도 18은 하방향 개폐 밸브 상자(35)의 사시도이고, 도 19는 하방향 개폐 밸브 상자(35)의 측면도이며, 도 18과 도 19의 구성에서, 동일한 부분에는 동일한 부호가 붙여져 있다. 여기서, 도시한 하방향 개폐 밸브 상자는, 전술한 상방향 개폐 밸브 상자의 경우와 마찬가지로 장치로부터 떼어낸 상태로 나타내고, 또한 하방향 개폐 밸브 상자의 내부가 보이도록, 양 측면의 덮개판이 벗겨져 있다. 구체 순환 장치에 설치되었을 때에는, 양 측면의 덮개판이 밸브 케이스에 패킹을 통해 나사로 고정되어 내부가 밀폐되며, 하방향 개폐 밸브 상자 내부는 기밀하게 유지되어, 공기압이 낮아져도 공기가 들어오지 않게 된다. 덮개체에 관해서는 도시를 생략하고 있다.
하방향 개폐 밸브 상자(35)는, 예컨대 합성 수지로 일체 성형된 상자형의 밸브 케이스(351)를 갖고 있다. 도시된 바와 같이, 밸브 케이스(351)의 상측에는 낙하관의 하부를 결합할 수 있는 관결합부(352)가 마련되고, 이 밸브 케이스(351)의 하측에는 낙하관의 상부를 결합할 수 있는 관결합부(353)가 마련되어 있다.
또한, 밸브 케이스(351) 내에는, 도시하는 바와 같이, 밸브 개방 공간부(354)가 형성되어 있다. 밸브 개방 공간부(354)의 상측면은 약 45도로 경사진 사면이고, 상기 상측면의 거의 중앙에는, 관결합부(352)에 결합된 낙하관과 연통된는 원관형의 낙하 공간부(357)의 개구가 마련되어 있다.
밸브 케이스(351)의 하측에 마련된 관결합부(353)에는, 밸브 개방 공간부(354)와 연통되는 원관형의 낙하 공간부(358)가 마련되어 있다. 낙하 공간부(358)는, 관결합부(353)에 결합된 낙하관에 연통되어 있다. 낙하 공간부(357, 358) 각각은, 구체가 자유롭게 낙하할 수 있는 내경을 갖는다.
밸브 개방 공간부(354)의 상측면의 상부에 있어서, 밸브체(355)가 상기 상측면에 형성된 낙하 공간부(357)의 개구를 폐색하거나 또는 개방할 수 있도록, 상기 상측면의 상부에 있어서 회동 가능하게 피봇 지지되어 있다. 하방향 개폐 밸브 상자(35)가 구체 순환 장치에 설치되어, 구체가 장치 내를 순환하고 있을 때, 구체가 통과하고 있는 경우 이외에는, 하방향 개폐 밸브 상자(35)의 밸브체(355)가 폐쇄되고 있도록 하기 때문에, 밸브 개방 공간부(354)의 상측면과 밸브체(355) 각각에 자석 부재(356)를 부착하여, 그 흡인력으로 낙하 공간부(357)의 개구를 밸브체(355)로 막는다.
밸브 개방 공간부(354)의 상측면과 밸브체(355)의 각각에 부착된 자석 부재(356)의 흡인력에 대해서는, 낙하관을 낙하해 온 구체의 운동력에 의해서는 밸브체(355)가 거세게 개방되도록 하고, 구체가 밸브 개방 공간부(354)를 통과한 후에는 신속하게 폐쇄될 수 있도록 조정된다.
또한, 도 19에 나타낸 바와 같이, 밸브 개방 공간부(354)의 상측면에 개구된 개구의 중심은, 관결합부(352)에 결합된 상측 낙하관의 하단 개구의 중심선에 맞춰져 있지만, 관결합부(353)에 결합된 하측 낙하관의 상단 개구의 중심선은, 상측 낙하관의 하단 개구의 중심선으로부터 어긋나 있다. 이것은, 낙하해 온 구체가 밸브체(355)를 거세게 개방했을 때, 구체가 하측 낙하관에 밸브체(355)에 의해 유도되어, 하측 낙하관의 상단 개구에 돌입할 수 있도록 하기 위해서이다.
다음으로, 이상에서 설명한 상방향 개폐 밸브 상자와 하방향 개폐 밸브 상자를 이용한 도 9 및 도 10의 구체 순환 장치(E)에서의 구체의 순환 동작에 관해 이하에 설명한다.
구체 순환 장치(E)에서, 장치 내에 제1 및 제2 수면을 형성하는 절차는, 도 7에 나타낸 제3 실시형태의 구체 순환 장치(D)의 경우와 동일하며, 먼저 축수관(31)의 정상에 있는 밀폐 마개(31-1)를 벗겨내고, 삼방향 밸브(42-3)에 대해서는, 급수구가 외부 대기와 이어지는 방향으로 조작하여, 물이 자동 급수 장치(42)로부터 급수구에 공급되지 않도록 한다. 그리고, 배수 밸브(40)를 폐쇄하여 물이 배수되지 않도록 하고, 또한 구획 밸브(38)를 폐색 상태로 조작하여 낙하관(34-3)의 하부를 폐색한다.
이어서, 축수관(31)의 정상으로부터 유입된 물은, 처음에는 연통실(d2)에 머무른다. 또한, 연통실(d2)의 수위가 상승하고, 그 수위가 유도편(39-3)의 하단에 도달하면, 낙하관(34-3)의 하부에는 밀폐 공간이 존재하기 때문에, 수위가 유도편(39-3)의 하단 이상으로는 올라가지 않는다. 여기서, 수위(h2)의 제2 수면이 형성된다.
또한, 축수관(31)의 정상으로부터 급수가 계속되면, 낙하관(34-3)의 하부에는 제2 수면이 유지된 채로, 축수관(31)에서의 수위와 상승관(32-5, 32-4, 32-3, 32-2, 32-1)에서의 수위가 동일한 속도로 상승한다. 이 때, 각 상승실의 공기는 삼방향 밸브(42-3)로부터 외부로 방출된다.
이어서, 그 수위가 상승관(32-1)의 상단 개구에 도달했을 때, 축수관(31)의 정상으로부터의 급수를 멈추고, 밀폐 마개(31-1)를 급수구에 부착하여, 축수관(31)의 상부를 밀폐한다. 그 후에, 삼방향 밸브(42-3)에 대해서는, 자동 급수 장치(42)로부터 급수구에 물을 공급하는 방향으로 조작한다. 이렇게 함으로써, 상승관(32-1)의 상단 개구에서 수위(h1)의 제1 수면이 형성된다.
이렇게 하여, 제1 수면 및 제2 수면이 구체 순환 장치(E) 내에 형성되었다면, 삽입구(36)로부터, 준비한 복수의 구체를 낙하관(34-3) 내에 간격을 두고 순차적으로 삽입한다. 차례차례 자연 낙하한 구체는, 상기 구체의 운동 에너지에 의해 제2 수면 아래로 돌입하고, 유도판(39-1)에 의해 유도되면서, 연통실(d2)에 진입하고, 상승관(32-5)의 하단 개구에 들어가고, 이어서 상승한다.
상승하는 구체는, 상방향 개폐 밸브 상자(33-4, 33-3, 33-2, 33-1)의 각 밸브체를 개방하여 각 밸브체를 차례차례 통과하지만, 통과한 후에는 각각의 밸브체는 자동적으로 폐쇄된다. 이어서, 상승을 계속한 구체는, 상승관(32-1)의 상단 개구에서의 제1 수면에 도달한다. 이 때, 전술한 바와 같이, 제1 수면의 수위가 내려 가지만, 급수구로부터 자동 급수 장치(42)의 물이 공급됨으로써, 제1 수면은 상승관(32-1)의 상단 개구의 위치에 유지된다.
이렇게 하여, 상승관(32-1)의 상단 개구에서의 제1 수면에는, 복수의 구체가 차례차례 도달하게 되는 결과, 상기 제1 수면에 도달한 복수의 구체 중, 상측 위치에 있는 구체가 밀어 올려지고, 연결관(41-1)을 통해 낙하관(34-1)의 상단 개구로 굴러 들어가, 상기 낙하관(34-1) 내를 자연 낙하해 간다.
낙하관(34-1)을 낙하한 구체는 하방향 개폐 밸브 상자(35-1)의 밸브체를 개방하고, 구체가 낙하관(34-2)의 상단 개구에 떨어지면, 하방향 개폐 밸브 상자(35-1)의 밸브체는 자동적으로 폐쇄된다. 계속해서, 구체는, 낙하관(34-2) 내를 낙하하여, 하방향 개폐 밸브 상자(35-2)의 밸브체를 개방하고, 구체가 낙하관(34-3)의 상단 개구에 떨어지면, 하방향 개폐 밸브 상자(35-2)의 밸브체는 자동적으로 폐쇄된다. 그리고, 구체는, 낙하관(34-3) 내를 자연 낙하하여 제2 수면에 돌입한다. 그리고, 다시 돌입한 구체는, 유도판(39-1)에 의해 다시 상승관(32-5) 내에 유도되어, 제1 수면을 향해 상승한다.
이상과 같이, 구체 순환 장치(E)에서는, 구체가 낙하해 갈 때, 하방향 개폐 밸브 상자(35-1 및 35-2) 중 어느 하나의 밸브체가 폐쇄되기 때문에, 상방향 개폐 밸브 상자(33-1∼33-4)의 작용과 함께, 상승관(32-1∼32-5) 내의 물이 낙하하는 것을 방지할 수 있고, 복수의 구체 각각이, 수위가 높은 제1 수면으로부터 수위가 낮은 제2 수면으로 자연 낙하하며, 돌입한 제2 수면으로부터 제1 수면까지 부력으로 상승하는 것을 반복함으로써, 특별히 외부에서 순환을 위한 에너지를 공급하지 않고, 장치 내에서 복수의 구체를 순환시킬 수 있어, 구체의 운동 에너지를 취출할 수 있게 된다.
[구체 순환 장치에 의한 발전예]
이상에서는, 도 9 내지 도 19를 참조하여, 구체 순환 장치의 구체예에 관해 설명해 왔지만, 이 구체 순환 장치를 사용하고, 구체의 낙하 운동 에너지를 이용하여 발전하는 임펠러를 설치한 발전예에 관해, 도 20을 참조하면서 설명한다.
이 발전예에는, 도 10에 나타낸 구체 순환 장치(E)가 사용되지만, 도 20에서는 상기 장치의 하반부를 나타내고, 상반부에 관해서는 도시를 생략하였다. 도 20에 나타낸 바와 같이, 지지 기둥(52)에 회전 가능하게 지지된 임펠러(51)의 베인의 선단이, 낙하관(34-3)에 설치된 슬릿에 삽입된다. 낙하관(34-3)의 상단 개구로부터 낙하해 오는 구체가 베인에 접촉하여, 임펠러(51)를 회전시킨다.
발전기(53)는, 지지 기둥(52)으로부터 가로 방향으로 연장된 측기둥에 부착되고, 임펠러(51)와 연계되어 회전하는 보조차를 통함으로써, 임펠러(51)의 6배의 회전을 얻어 발전한다. 이 발전에 의해 취득한 전력을, 예를 들어, 도시하는 바와 같이 조명 기구에 공급할 수 있다. 임펠러(51)의 회전으로도, 충분히 발전할 수 있는 경우에는 보조차를 사용하지 않아도 좋다.
이 발전예에 의하면, 특별히 외부에서 에너지를 공급하지 않고, 물의 보급이 계속되는 한, 장치 내에서 복수의 구체를 순환시킬 수 있다는 이점을 살려, 구체의 자연 낙하에 의한 운동 에너지를 전력으로서 취출할 수 있기 때문에, CO2를 전혀 배출하지 않아, 지구 온난화 방지에 도움이 되고, 나아가 자원 절약 대책, 에너지 절약 대책 등에 공헌할 수 있다.
도 20에 나타낸 발전예의 경우는, 대기에 연통된 낙하관에 슬릿을 형성하여, 그 슬릿에 임펠러의 베인을 삽입하도록 했지만, 대기에 연통되지 않는 낙하관, 예를 들어 낙하관(34-1) 내를 낙하하는 구체의 운동 에너지를 취출하기 위해서는, 임펠러(51)의 전체를 감싸는 커버체를 낙하관과 일체적으로 형성하면 된다.
상기 구체예에서는, 구체의 외직경을 4.2 cm로 했지만, 구체의 사이즈는 적절하게 변경할 수 있고, 상승관과 낙하관의 외직경에 따라 변경할 수 있다. 또한, 구체내에 넣는 철구에 관해서는, 구각 내에서 유동 가능한 반경이면 되고, 그 재료도 철에 한정되지 않으며, 구체가 낙하했을 때 수면 아래로 돌입할 수 있는 무게이면 된다.
a : 축수실
b, b1∼b3 : 상승실
c, c1∼c4 : 낙하실
d1, d2, 41-1 : 연통실
e : 배수 저류실
1, 11 : 용기 본체
2 : 음용구부
3 : 연통 개구
4 : 음용구
12 : 급배수구
12-1, 40 : 배수 밸브
13, 14 : 칸막이벽판
15, 36 : 삽입구
16, 16-1, 16-2 : 상방향 개폐 밸브
17, 42 : 자동 급수 장치
17-1 : 급수관
17-2, 20, 42-2 : 급수구
17-3, 42-3 : 삼방향 밸브
18, 39-1 : 유도판
19-1, 19-2 : 하방향 개폐 밸브
21, 38 : 구획 밸브
31 : 축수관
31-1, 42-3 : 밀폐 마개
32, 32-1∼32-5 : 상승관
33, 331, 332 : 상방향 개폐 밸브 상자
3311, 3321, 351 : 밸브 케이스
3312, 3313, 352, 353 : 관결합부
3314, 3324 : 상승 유도관
3315, 3325, 355 : 밸브체
3316, 3526 : 부체
34, 34-1∼34-3 : 낙하관
35, 35-1, 35-2 : 하방향 개폐 밸브 상자
354 : 밸브 개방 공간부
356 : 자석 부재
357, 358 : 낙하 공간부
37 : 슬릿
39 : 축수 상자체
39-2 : 저지판
39-3 : 유도편
39-4 : 결합편
40 : 배수 밸브
41 : 관 정상 부재
42-1 : 급수관
43, 52 : 지지 기둥
44 : 배수구
45 : 배수 상자체
51 : 임펠러
53 : 발전기
54 : 조명 장치

Claims (10)

  1. 상단부에 밀폐 마개와 하단부에 하단 개구를 가지며, 내부에 물을 적어도 정해진 높이까지 채우는 축수실(蓄水室)과,
    상기 정해진 높이의 상단부의 상단 개구까지 물을 유지하여 제1 수면을 형성하고, 하단부의 하단 개구로부터 공급되는 복수의 정해진 무게의 구체를, 상기 구체의 부력에 의해, 간격을 두고 배치된 2 이상의 상방향 개폐 밸브 각각을 순차적으로 통과시켜 상기 상단 개구까지 상승시키는 상승실과,
    상단부의 상단 개구가 상기 상승실의 상기 상단 개구와 제1 연통실을 통해 연결되고, 순차적으로 상기 상승실의 상기 상단 개구로부터 공급되는 상기 구체를 하단부의 하단 개구까지 자연 낙하시키는 낙하실과,
    상기 축수실, 상기 상승실 및 상기 낙하실의 상기 하단 개구를 각각 연통시켜, 상기 낙하실의 상기 하단 개구에 있어서 상기 낙하실 내를 낙하한 상기 구체가 돌입하는 제2 수면을 형성하는 제2 연통실과, 돌입한 상기 구체를 상기 상승실의 상기 하단 개구로 순차적으로 유도하는 유도 수단과, 측벽에 있어서 상기 제2 수면의 위치에 맞춘 배수 개구를 갖는 축수 상자체와,
    상기 상승실의 상기 상단부에 접속되어, 상기 제1 수면의 수위가 저하되었을 때, 상기 상단부에 급수 장치로부터 물을 자동적으로 공급하는 공급관을 포함하고,
    상기 복수의 구체 각각은 상기 상승실 내를 부력으로 상승하고, 상승한 상기 구체는, 다른 구체의 부력에 의해 상기 상승실의 상기 상단 개구를 넘어서 밀어 올려져, 상기 낙하실의 상기 상단 개구에 공급되며, 상기 공급된 상기 구체는, 상기 낙하실 내를 자연 낙하하여 상기 제2 수면 아래에 진입한 후에 상기 유도 수단에 의해 상기 상승실의 상기 하단 개구에 공급되어, 상기 복수의 구체 각각이, 상기 상승실과 상기 낙하실을 순차적으로 순환하는 것을 특징으로 한 구체 순환 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 낙하실은, 간격을 두고 배치된 2 이상의 하방향 개폐 밸브를 가지며,
    순차적으로 상기 상승실의 상기 상단 개구로부터 공급되는 상기 구체가, 상기 하방향 개폐 밸브 각각을 순차적으로 통과하여 상기 낙하실의 상기 하단 개구까지 자연 낙하하는 것을 특징으로 하는 구체 순환 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 상방향 개폐 밸브는, 상승하는 상기 구체의 부력으로 개방되고, 평상시에는 폐쇄되어 있으며,
    상기 하방향 개폐 밸브는, 낙하하는 상기 구체의 낙하 운동으로 개방되고, 평상시에는 폐쇄되어 있는 것을 특징으로 하는 구체 순환 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축수 상자체는, 상기 제2 수면이 상기 구체의 돌입에 의해 상승했을 때, 상기 배수 개구를 통해 물을 상기 축수 상자체 밖으로 배수하는 배수 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 구체 순환 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유도 수단은, 상기 낙하실의 상기 하단 개구로부터 상기 축수 상자체 내에서 유지된 상기 제2 수면 아래에 진입한 상기 구체를 상기 상승실의 상기 하단 개구의 방향으로 유도하는 유도판과, 상기 진입한 상기 구체가 상기 축수실의 상기 하단 개구에 진입하는 것을 저지하는 저지판을 갖는 것을 특징으로 하는 구체 순환 장치.
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 구체를 상기 낙하실 내에 삽입하는 삽입구가, 하측에 위치하는 상기 하방향 개폐 밸브와 상기 낙하실의 하단부와의 사이에 있고, 적어도 상기 구체가 상기 제2 수면 아래에 진입할 수 있는 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 구체 순환 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구체의 상기 상승실 내에서의 부력의 크기는, 상기 구체의 상기 정해진 무게와 체적에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 구체 순환 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 구체는, 합성 수지로 형성된 중공의 구각(球殼)을 가지며, 상기 구각 내에 금속구가 유동 가능하게 내포되어 있는 것을 특징으로 하는 구체 순환 장치.
  9. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 구체의 낙하 운동으로 구동되는 회전 베인(vane)이, 상기 낙하실에 있어서 하측의 상기 하방향 개폐 밸브와 상기 낙하실의 하단부와의 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 구체 순환 장치.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구체의 낙하 운동으로 구동되는 회전 베인이, 상기 낙하실과 일체로 형성된 커버체의 내부에 수납되는 것을 특징으로 하는 구체 순환 장치.
KR1020110021522A 2010-04-16 2011-03-10 구체 순환 장치 KR101108836B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010094653A JP4608598B1 (ja) 2010-04-16 2010-04-16 球体循環装置
JPJP-P-2010-094653 2010-04-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110115955A true KR20110115955A (ko) 2011-10-24
KR101108836B1 KR101108836B1 (ko) 2012-01-31

Family

ID=43566559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110021522A KR101108836B1 (ko) 2010-04-16 2011-03-10 구체 순환 장치

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8015807B1 (ko)
EP (1) EP2476897B1 (ko)
JP (1) JP4608598B1 (ko)
KR (1) KR101108836B1 (ko)
CN (1) CN102971525A (ko)
TW (1) TWI373558B (ko)
WO (1) WO2011129141A1 (ko)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8756932B2 (en) * 2009-01-27 2014-06-24 Jay Pirincci Jay gravi-buoyant balls
JP2013036457A (ja) * 2011-08-05 2013-02-21 Ikuo Nozaki 浮力発電
GB2500687B (en) * 2012-03-30 2014-07-30 Blueuk Ltd An engine
US9745952B2 (en) * 2013-01-11 2017-08-29 Doug Westmoreland Mass levitator with energy conversion
JP5877827B2 (ja) * 2013-12-19 2016-03-08 裕弼 本間 リニア発電装置
CN104088749B (zh) * 2014-05-30 2016-06-22 李承忠 循环冲击式制能动力装置
ES2580153B1 (es) * 2015-02-17 2017-06-13 Francisco SÁEZ ROYO Dispositivo mecano-hidráulico para la recuperación de energía
CN105179186A (zh) * 2015-04-22 2015-12-23 张金强 制作重力势能载体获取动力的装置
CN106988957A (zh) * 2017-01-17 2017-07-28 稻村与志雄 重浮力发电装置
TWI659156B (zh) * 2017-07-25 2019-05-11 國立臺灣師範大學 自動能量產生裝置
CN107195233B (zh) * 2017-07-27 2022-10-11 衡阳师范学院 阿基米德定律快速演示仪
US20190338747A1 (en) * 2018-05-01 2019-11-07 Ernest William Townsend, IV Fail/safe system for machine power generator
CN111122827B (zh) * 2019-12-30 2022-09-30 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心 一种精确控制地下水埋深试验装置
US11608810B2 (en) * 2020-02-12 2023-03-21 Ernest William Townsend, IV Displacement device including force displacement mechanism with constant volume boot
US11268487B1 (en) 2020-12-10 2022-03-08 EP Transfer Systems LLC Energy balanced system for generating electric power
US11542914B2 (en) 2020-12-16 2023-01-03 Jose Leon Beltran Power generator with multiple turbine units
US11635054B1 (en) * 2022-08-04 2023-04-25 Wilfred S. Streeter Vertical water pumping system

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3857242A (en) * 1974-03-25 1974-12-31 R Gilmore Gravity-buoyancy motor
FR2445899A1 (fr) * 1979-01-04 1980-08-01 Sendra Gilles Generateur d'energie
JPH05321817A (ja) * 1990-12-28 1993-12-07 Teruo Matoba 重浮力発電方法
GB9506901D0 (en) * 1995-04-04 1995-05-24 Mcgowan Derrick V Gravity generated energy producer
JPH10141204A (ja) * 1996-11-01 1998-05-26 Tadashi Ono 回転装置
KR100524521B1 (ko) * 2003-03-05 2005-10-28 김민수 부력을 이용한 동력발생장치
US20050127681A1 (en) * 2003-12-16 2005-06-16 Dou Shaochun Electric power generating machines
US7134283B2 (en) * 2004-08-25 2006-11-14 Victor Villalobos Sealed shaft gravity buoyancy energy system and method of use thereof
KR100751200B1 (ko) * 2006-09-08 2007-08-22 김석형 부력을 이용하는 발전장치
KR20070026756A (ko) * 2007-02-15 2007-03-08 강충석 부력회전발전시스템
KR20090035830A (ko) * 2007-10-08 2009-04-13 김성수 부력을 이용한 발전장치
WO2009101633A2 (en) * 2008-02-14 2009-08-20 Manakkattu Padeettathil Chacko An apparatus for producing energy by acheiving antigravity
TW200940831A (en) * 2008-03-24 2009-10-01 Yung-Chuan Lin Energy apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
TW201137233A (en) 2011-11-01
WO2011129141A1 (ja) 2011-10-20
CN102971525A (zh) 2013-03-13
EP2476897B1 (en) 2013-12-25
JP4608598B1 (ja) 2011-01-12
TWI373558B (en) 2012-10-01
JP2011226324A (ja) 2011-11-10
US8015807B1 (en) 2011-09-13
KR101108836B1 (ko) 2012-01-31
EP2476897A4 (en) 2013-03-06
EP2476897A1 (en) 2012-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101108836B1 (ko) 구체 순환 장치
CN107873597B (zh) 一种可远程控制升降的hdpe重力式抗风浪网箱系统
CN206457885U (zh) 消防水池自动补水蓄水装置
CN108770745B (zh) 养殖网箱升降调节装置及其开放海域重力式养殖网箱
CN102966090B (zh) 一种边坡自动排水系统及其方法
KR20150036519A (ko) 수중 활동을 위한 장치
CN202989903U (zh) 一种边坡自动排水系统
EP3956521B1 (en) Method of assembling an offshore wind turbine.
CN112922424B (zh) 一种巨型球状罐体的建造方法
KR101107734B1 (ko) 사이펀식 빗물 저수 장치
CN2892783Y (zh) 升降观景台
WO2011108383A1 (ja) 液体浮力を利用した揚水式発電装置
CN102155563A (zh) 液体加注自动控制阀
KR101400925B1 (ko) 거품저감용 해수방류장치
CN202056376U (zh) 液体加注自动控制阀
CN210636518U (zh) 一种建筑屋顶水循环机构
IE86608B1 (en) A hollow piston wave capture pump apparatus and process for harnessing energy from aquatic waves
CN216533279U (zh) 一种养殖网箱用防倾覆浮力立管及养殖网箱
JP3242153U (ja) 水圧エネルギー貯蔵システム
US20230279832A1 (en) Hybrid power generation system using tidal energy
CN211210883U (zh) 一种红掌花卉浇水装置
JP5135039B2 (ja) 液体充填装置
JP4569164B2 (ja) 制御機器の地下設置構造
TWI269010B (en) Method and apparatus for storing oil in water
KR900004410Y1 (ko) 정지수 수질 개선장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee