KR20120015903A - 파력에너지를 이용한 양수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파력을 이용한 양수장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 파력을 이용한 양수장치는 고정대와, 상기 고정대에 상하 방향으로 힌지 운동이 가능하도록 힌지 결합되는 레버 부재와, 상기 레버 부재와 연결되고 해수면에 뜨는 부력체와, 상기 레버 부재와 힌지 결합하고 상기 레버 부재와의 결합부위로부터 하방으로 길게 뻗는 피스톤로드와, 하부가 바닷물에 잠기도록 고정 설치되고 내부 공간이 형성되고 하단부에는 바닷물이 출입할 수 있도록 유입공이 형성되며 측면에 배출공이 형성되며 상단면이 상기 피스톤로드에 의해 관통되는 실린더와, 상기 피스톤로드의 하단에 결합하고 상기 실린더 내부에서 왕복 운동하기 위한 피스톤과, 해수면보다 위쪽에 고정 설치되는 저수조와, 양쪽 말단이 개구된 파이프 형태의 수로관으로서 한쪽 말단은 상기 실린더의 배출공과 통하도록 상기 실린더와 연결되고 상기 수로관의 다른 한쪽 말단이 상기 실린더와 연결된 부분보다 높게 위치하여 상기 저수조에 물을 공급할 수 있도록 상기 저수조가 위치한 곳까지 길게 연장되도록 고정 설치되는 수로관과, 상기 배출공보다 아래쪽에 위치하는 상기 실린더 하부의 내부 공간을 횡방향으로 가로막도록 고정 설치되고 중심부에 원형의 개폐구멍이 형성되는 제1 밸브판과, 상기 제1 밸브판의 위에 설치되는 구 형태의 제1 볼과, 상기 수로관의 중간의 내부 공간을 횡방향으로 가로막도록 고정 설치되고 중심부에 원형의 개폐구멍이 형성되는 제2 밸브판 및 상기 제2 밸브판의 위에 설치되는 구 형태의 제2 볼을 포함하여 구성되고, 상기 부력체가 상승 또는 하강하는 것에 의하여 상기 레버 부재가 힌지 운동을 하여 상기 피스톤이 상기 실린더 내에서 위아래로 움직이며 상기 제1 밸브판의 개폐구멍을 막고 있던 제1 볼이 상기 피스톤이 상승하면 물의 흐름을 타고 위로 떠올라 상기 제1 밸브판의 개폐구멍을 개방해서 상기 실린더의 유입공을 통해 상기 실린더 내부로 바닷물이 유입되고 상기 피스톤이 하강하면 상기 제1 볼이 아래로 가라앉아 상기 제1 밸브판의 개폐구멍을 폐쇄하는 한편 상기 피스톤에 의해 밀려난 물이 상기 수로관을 타고 흘러가 상기 제2 밸브판의 개폐구멍을 막고 있던 제2 볼을 위로 밀어올림으로써 상기 제2 밸브판의 개폐구멍을 개방하여 일부의 물이 상기 제2 밸브판의 위에 보내지게 되며 다시 상기 피스톤이 상승하면 상기 제2 볼이 가라앉아 상기 제2 밸브판의 개폐구멍을 폐쇄함으로써 상기 제2 밸브판의 위로 보내어진 물이 상기 실린더 쪽으로 돌아오지 못하도록 하는 과정을 반복함으로써 바닷물을 상기 저수조까지 끌어올리도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

파력에너지를 이용한 양수장치{omitted}

본 발명은 파력에너지를 이용한 양수장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파력에너지를 이용하여 바닷물을 지면에서 높이 위치하는 저수지까지 퍼올리는 파력에너지를 이용한 양수장치에 관한 것이다.

파도 때문에 해수면은 주기적으로 상하 운동을 하는데, 이를 이용하여 전기에너지를 생산하는 것을 파력 발전이라 한다. 파력 발전은 소규모 개발이 가능하고 방파제로 활용할 수 있어 실용성이 크며, 한번 설치해놓으면 거의 영구적으로 사용할 수 있고 공해를 유발하지 않는다는 장점이 있으나, 심한 출력 변동과 대규모 발전 플랜트를 해상에 계류시키는 데 기술적인 어려움이 있고 입지 선정이 까다로우며 현재의 기술 수준으로 초기 제작비가 많이 들어 발전 단가가 화력 발전의 2배에 달한다는 문제점이 있다.

한편, 양수 발전은 물이 많은 때나 야간에 풍부하게 남아도는 전력으로 펌프를 가동시켜 아래쪽 저수지의 물을 위쪽 저수지로 퍼 올리고, 물이 부족해지는 시기나 주간처럼 전력이 많이 필요할 때 물을 방류시켜 발전하는 방식으로 값싼 전력이라고는 하지만 전력이 소요되고 가뭄시에는 효율이 떨어지거나 정상발전이 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명은 영구적으로 사용할 수 있고 공해를 유발하지 않는 파력에너지를 이용하여 양수를 함으로써 종래의 양수발전처럼 공해를 유발하는 방식으로 얻은 전력을 사용하지 않으므로 무공해 청정 방식으로 양수하여 발전 등에 이용할 수 있으며, 종래의 파력발전기처럼 복잡하지 않고 단순하며 초기 제작비가 저렴한 파력에너지를 이용한 양수장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이와 같은 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 파력에너지를 이용한 양수장치는 고정대와, 상기 고정대에 상하 방향으로 힌지 운동이 가능하도록 힌지 결합되는 레버 부재와, 상기 레버 부재와 연결되고 해수면에 뜨는 부력체와, 상기 레버 부재와 힌지 결합하고 상기 레버 부재와의 결합부위로부터 하방으로 길게 뻗는 피스톤로드와, 하부가 바닷물에 잠기도록 고정 설치되고 내부 공간이 형성되고 하단부에는 바닷물이 출입할 수 있도록 유입공이 형성되며 측면에 배출공이 형성되며 상단면이 상기 피스톤로드에 의해 관통되는 실린더와, 상기 피스톤로드의 하단에 결합하고 상기 실린더 내부에서 왕복 운동하기 위한 피스톤과, 해수면보다 위쪽에 고정 설치되는 저수조와, 양쪽 말단이 개구된 파이프 형태의 수로관으로서 한쪽 말단은 상기 실린더의 배출공과 통하도록 상기 실린더와 연결되고 상기 수로관의 다른 한쪽 말단이 상기 실린더와 연결된 부분보다 높게 위치하여 상기 저수조에 물을 공급할 수 있도록 상기 저수조가 위치한 곳까지 길게 연장되도록 고정 설치되는 수로관과, 상기 배출공보다 아래쪽에 위치하는 상기 실린더 하부의 내부 공간을 횡방향으로 가로막도록 고정 설치되고 중심부에 원형의 개폐구멍이 형성되는 제1 밸브판과, 상기 제1 밸브판의 위에 설치되는 구 형태의 제1 볼과, 상기 수로관의 중간의 내부 공간을 횡방향으로 가로막도록 고정 설치되고 중심부에 원형의 개폐구멍이 형성되는 제2 밸브판 및 상기 제2 밸브판의 위에 설치되는 구 형태의 제2 볼을 포함하여 구성되고, 상기 부력체가 상승 또는 하강하는 것에 의하여 상기 레버 부재가 힌지 운동을 하여 상기 피스톤이 상기 실린더 내에서 위아래로 움직이며 상기 제1 밸브판의 개폐구멍을 막고 있던 제1 볼이 상기 피스톤이 상승하면 물의 흐름을 타고 위로 떠올라 상기 제1 밸브판의 개폐구멍을 개방해서 상기 실린더의 유입공을 통해 상기 실린더 내부로 바닷물이 유입되고 상기 피스톤이 하강하면 상기 제1 볼이 아래로 가라앉아 상기 제1 밸브판의 개폐구멍을 폐쇄하는 한편 상기 피스톤에 의해 밀려난 물이 상기 수로관을 타고 흘러가 상기 제2 밸브판의 개폐구멍을 막고 있던 제2 볼을 위로 밀어올림으로써 상기 제2 밸브판의 개폐구멍을 개방하여 일부의 물이 상기 제2 밸브판의 위에 보내지게 되며 다시 상기 피스톤이 상승하면 상기 제2 볼이 가라앉아 상기 제2 밸브판의 개폐구멍을 폐쇄함으로써 상기 제2 밸브판의 위로 보내어진 물이 상기 실린더 쪽으로 돌아오지 못하도록 하는 과정을 반복함으로써 바닷물을 상기 저수조까지 끌어올리도록 구성된다.

또한, 상기 제1 밸브판으로부터 일정 거리만큼 위로 떨어진 상기 실린더의 내측면에는 상기 제1 볼이 일정 거리 이상 상승하면 상기 제1 볼이 걸려서 멈추게 함으로써 추가적인 상승 운동을 제한하는 제1 걸림턱이 돌출 형성되고, 상기 제2 밸브판으로부터 일정 거리만큼 위로 떨어진 상기 수로관의 내측면에는 상기 제2 볼이 일정 거리 이상 상승하면 상기 제2 볼이 걸려서 멈추게 함으로써 추가적인 상승 운동을 제한하는 제2 걸림턱이 돌출 형성되는 것이 바람직하다.

이상에서와 같이, 본 발명에 의한 파력에너지를 이용한 양수장치에 의하면 영구적으로 사용할 수 있고 공해를 유발하지 않는 파력에너지를 이용하여 양수를 함으로써 종래의 양수발전처럼 별도의 전력을 이용할 필요가 없어서 무공해 청정방식으로 발전, 양수 등을 할 수 있으며, 종래의 파력 에너지를 이용하는 장치처럼 복잡하지 않고 단순하며 대규모 시설이 필요없어 초기 제작비가 저렴하므로 경제성이 매우 우수하다는 장점이 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 파력에너지를 이용한 양수장치를 나타낸 구성도.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 파력에너지를 이용한 양수장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 파력에너지를 이용한 양수장치는 고정대(100), 레버부재(200), 부력체(300), 피스톤로드(400), 실린더(500), 저수조(600), 수로관(700), 제1 밸브판(800), 제2 밸브판(810), 제1 볼(900). 제2 볼(910), 제1 걸림턱(1000) 및 제2 걸림턱(1100)을 포함하여 구성된다.

저수조(600)는 해변가에 설치되는 상면이 개구된 용기로서, 해수면보다 높은 위치에 설치된다.

고정대(100)는 바닷가 근처의 바닷물에 잠겨있는 단단한 지반에 고정시키는 것이 바람직하다. 고정대(100)는 수직 방향으로 길쭉한 기둥 형태의 부재로서 상부는 해수면보다 높게 위치한다.

레버부재(200)는 횡방향으로 길게 뻗는 봉으로서 한쪽 말단이 고정대(100)의 상단부에 힌지 결합되어 다른 한쪽 말단이 상하로 회동된다.

레버 부재(200)의 중간 부분의 아래쪽에는 부력체(300)가 결합된다. 부력체(300)는 해수면에 뜨도록 비중이 물보다 작은 부재이다.

레버 부재(200)의 양 말단 중 고정대(100)와 결합된 쪽의 반대쪽 말단에는 수직 방향으로 길게 뻗는 봉 형 태의 피스톤로드(400)가 힌지 결합되어 부력체(300)의 바로 옆쪽에 위치한다. 이로써 부력체(300)가 해수면을 타고 상승하면 피스톤로드(400)도 상승하고, 부력체가 해수면을 타고 하강하면 피스톤로드(400)도 하강한다. 피스톤로드(400)의 하단에는 피스톤(450)이 결합되어 있어서 피스톤(450)이 실린더(500)의 내부 공간에서 상하 운동을 한다.

피스톤로드(400)는 실린더(500)의 상면을 관통하고 있다. 실린더(500)는 수직 방향으로 길게 형성되며 실린더(500)의 하단부 측면부에는 유입공(510)이 형성되고 실린더(500)의 상단과 하단 사이의 중간쯤 되는 부분의 측벽에는 배출공(520)이 형성된다. 실린더(500)는 바닷가에 고정 설치되며 유입공(510)이 바닷물에 잠기도록 설치된다.

레버부재(200)의 힌지 운동에 따라 피스톤로드(400)가 상하 운동을 하는데, 레버부재(200)의 끝은 원호를 그리며 움직이는데 레버부재(200)와 피스톤로드(400)와의 결합부위는 직선을 따라 이동해야 하므로 레버부재(200)를 신축자재형(telescopic) 부재로 하거나 레버부재(200)와 피스톤로드(400)의 힌지결합된 부위가 약간 움직일 수 있도록 어느 한쪽에 장공을 형성하고 다른 한쪽의 돌출부가 이 장공에 삽입되어 약간 움직일 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

수로관(700)은 양쪽 말단이 개구된 파이프로서, 한쪽 말단은 실린더(500)의 배출공(520)과 통하도록 실린더(500)와 연결되고, 수로관(700)의 다른 한쪽 말단이 실린더(500)와 연결된 부분보다 높게 위치하여 저수조(600)에 물을 공급할 수 있도록 저수조(600)의 개구된 상면을 향하도록 고정 설치된다. 수로관(700)은 실린더와 연결된 부분부터 수평 방향으로 뻗다가 구부러져서 수직 상방으로 길게 뻗고 다시 수평 방향으로 구부러진 다음 저수조(600)가 있는 위치까지 길게 뻗는다.

제1 밸브판(800)은 배출공(520)보다 아래쪽에 위치하는 실린더(500) 하부의 내부 공간을 횡방향으로 가로막도록 고정 설치되고 중심부에 원형의 개폐구멍이 형성되는 판이고, 제 2 밸브판(810)은 상기 수로관(700)의 중간의 내부 공간을 횡방향으로 가로막도록 고정 설치되고 중심부에 원형의 개폐구멍이 형성되는 판이다.

제1 볼(900)은 제1 밸브판(800)의 위에 설치되는 구 형태의 부재이고, 제2 볼(910)은 제2 밸브판(810)의 위에 설치되는 구 형태의 부재이다. 제1 볼(800)이 가장 밑까지 가라앉으면 제1 밸브판(800)의 개폐구멍을 막아서 물의 흐름을 차단시키며, 제2 볼(910)이 가장 밑까지 가라앉으면 제2 밸브판(100)의 개폐구멍을 막아서 물의 흐름을 차단시킨다.

제1 걸림턱(1000)은 제1 밸브판(800)으로부터 일정 거리만큼 위로 떨어진 실린더(500)의 내측면에 돌출 형성되며 제1 볼(900)이 일정 거리 이상 상승하면 제1 볼(900)이 제1 걸림턱(1000)에 걸려 멈추게 하는 기능을 하고, 제2 걸림턱(1100)은 제2 밸브판(810)으로부터 일정 거리만큼 위로 떨어진 직선 구간의 수로관(700)의 내측면에 돌출 형성되며 제2 볼(910)이 일정 거리 이상 상승하면 제2 볼(910)이 걸려 멈추게 하는 기능을 한다.

상기와 같이 구성된 파력에너지를 이용한 양수장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

파도의 작용으로 부력체(300)가 상승하여 레버 부재(200)가 힌지 운동을 하여 피스톤(450)이 실린더(500) 내에서 위로 움직이면 도 1에 도시된 것과 같이 제1 밸브판(800)의 개폐구멍을 막고 있던 제1 볼(900)이 물의 흐름을 타고 위로 떠올라 제1 밸브판(800)의 개폐구멍을 개방해서 실린더(500)의 유입공(510)을 통해 실린더(500) 내부로 바닷물이 유입된다.

파도의 작용으로 부력체(300)가 하강하여 레버 부재(200)가 힌지 운동을 하여 피스톤(450)이 실린더(500) 내에서 아래로 움직이면 도 2에 도시된 것과 같이 제1 볼(900)이 아래로 가라앉아 제1 밸브판(800)의 개폐구멍을 폐쇄하는 한편 피스톤(450)에 의해 밀려난 물은 수로관(700)을 타고 흘러가 제2 밸브판(810)의 개폐구멍을 막고 있던 제2 볼(910)을 위로 밀어올림으로써 제2 밸브판(810)의 개폐구멍을 개방하여 얼마간의 물이 제2 밸브판(810)의 위로 보내지게 되며, 다시 피스톤(450)이 상승하면 제2 볼(910)이 가라앉아 제2 밸브판(810)의 개폐구멍을 폐쇄함으로써 제2 밸브판(810)의 위로 보내어진 물이 실린더(500) 쪽으로 돌아오지 못하게 됨으로써 얼마간의 물이 제2 밸브판(810)의 위로 보내어진 상태로 있게 된다.

이와 같은 과정이 파도의 작용에 의해 계속적으로 반복되면 바닷물이 지속적으로 수로관(700)의 위쪽으로 이동되어 저수조(600)까지 끌어올려지게 됨으로써 바닷물이 저수조(600)로 양수되는 것이다.

저수조(600)로 양수된 물은 물의 위치에너지를 이용하여 수력 발전과 같은 방식으로 터빈을 돌림으로써 전기 생산에 이용할 수 있으며 그 외에도 다양한 용도로 이용할 수 있다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명은 바람직한 구체적인 예들에 대해서만 기술하였으나, 상기의 구체적인 예들을 바탕으로 한 본 발명의 기술사상 범위 내에서의 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 또한, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

100: 고정대 200: 레버부재
300: 부력체 400: 피스톤로드
450: 피스톤 500: 실린더
510: 유입공 520: 배출공
600: 저수조 700: 수로관
800: 제1 밸브판 810: 제2 밸브판
900: 제1 볼 910: 제2 볼
1000: 제1 걸림턱 1100: 제2 걸림턱

Claims (2)

1. 고정대;
   상기 고정대에 상하 방향으로 힌지 운동이 가능하도록 힌지 결합되는 레버 부재;
   상기 레버 부재와 연결되고 해수면에 뜨는 부력체;
   상기 레버 부재와 힌지 결합하고 상기 레버 부재와의 결합부위로부터 하방으로 길게 뻗는 피스톤로드;
   하부가 바닷물에 잠기도록 고정 설치되고, 내부 공간이 형성되고, 하단부에는 바닷물이 출입할 수 있도록 유입공이 형성되며 측면에 배출공이 형성되며 상단면이 상기 피스톤로드에 의해 관통되는 실린더;
   상기 피스톤로드의 하단에 결합하고 상기 실린더 내부에서 왕복 운동하기 위한 피스톤;
   해수면보다 위쪽에 고정 설치되는 저수조;
   양쪽 말단이 개구된 파이프 형태의 수로관으로서, 한쪽 말단은 상기 실린더의 배출공과 통하도록 상기 실린더와 연결되고, 상기 수로관의 다른 한쪽 말단이 상기 실린더와 연결된 부분보다 높게 위치하여 상기 저수조에 물을 공급할 수 있도록 상기 저수조가 위치한 곳까지 길게 연장되도록 고정 설치되는 수로관;
   상기 배출공보다 아래쪽에 위치하는 상기 실린더 하부의 내부 공간을 횡방향으로 가로막도록 고정 설치되고 중심부에 원형의 개폐구멍이 형성되는 제1 밸브판;
   상기 제1 밸브판의 위에 설치되는 구 형태의 제1 볼;
   상기 수로관의 중간의 내부 공간을 횡방향으로 가로막도록 고정 설치되고 중심부에 원형의 개폐구멍이 형성되는 제2 밸브판; 및
   상기 제2 밸브판의 위에 설치되는 구 형태의 제2 볼을 포함하여 구성되고,
   상기 부력체가 상승 또는 하강하는 것에 의하여 상기 레버 부재가 힌지 운동을 하여 상기 피스톤이 상기 실린더 내에서 위아래로 움직이며, 상기 제1 밸브판의 개폐구멍을 막고 있던 제1 볼이 상기 피스톤이 상승하면 물의 흐름을 타고 위로 떠올라 상기 제1 밸브판의 개폐구멍을 개방해서 상기 실린더의 유입공을 통해 상기 실린더 내부로 바닷물이 유입되고 상기 피스톤이 하강하면 상기 제1 볼이 아래로 가라앉아 상기 제1 밸브판의 개폐구멍을 폐쇄하는 한편 상기 피스톤에 의해 밀려난 물이 상기 수로관을 타고 흘러가 상기 제2 밸브판의 개폐구멍을 막고 있던 제2 볼을 위로 밀어올림으로써 상기 제2 밸브판의 개폐구멍을 개방하여 일부의 물이 상기 제2 밸브판의 위에 보내지게 되며, 다시 상기 피스톤이 상승하면 상기 제2 볼이 가라앉아 상기 제2 밸브판의 개폐구멍을 폐쇄함으로써 상기 제2 밸브판의 위로 보내어진 물이 상기 실린더 쪽으로 돌아오지 못하도록 하는 과정을 반복함으로써 바닷물을 상기 저수조까지 끌어올리도록 구성되는 것을 특징으로 하는 파력에너지를 이용한 양수장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 밸브판으로부터 일정 거리만큼 위로 떨어진 상기 실린더의 내측면에는 상기 제1 볼이 일정 거리 이상 상승하면 상기 제1 볼이 걸려서 멈추게 함으로써 추가적인 상승 운동을 제한하는 제1 걸림턱이 돌출 형성되고, 상기 제2 밸브판으로부터 일정 거리만큼 위로 떨어진 상기 수로관의 내측면에는 상기 제2 볼이 일정 거리 이상 상승하면 상기 제2 볼이 걸려서 멈추게 함으로써 추가적인 상승 운동을 제한하는 제2 걸림턱이 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 파력에너지를 이용한 양수장치.

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