KR20120075436A - 친환경 에너지 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체의 부력과 중력을 이용하여 에너지를 발생시켜 작동하면서 동력을 얻는 장치에 관한 것으로, 외부통과 부력조,가변부력 발생조 및 수위 조절용 수조를 이용하고, 유체의 압력이 작용하는 상,하의 면적을 달리하기 위해 전자석, 공기 실린더, 유리흡착기 형태의 구조물을 이용하여 음압을 걸고 상하 운동을 유발한후, 부력조, 가변부력 발생조 상부 및 하부에 일정공간을 조성하고 그 공간이 자유롭게 확대 또는 축소되게 하는 격벽이나 주름관을 설치하고, 외부통에 물 또는 다른 유체를 채워 부력에 의한 상승과 중력에 의한 하강을 반복적으로 수행하게 하여 에너지를 창출하고 두 개조 이상의 장치를 연설하여 동력을 추출하고 수위 조절용 수조를 작동하게 하여 끊임없이 동력을 발생시켜 동력을 필요로 하는 선박,자동차,산업기계 등을 직접 또는 간접으로 가동시키는 동력원으로 활용할 수 있다.

Description

친환경 에너지 발생장치{Eco-friendly energy generation devices}

본 발명은 자연계에 상존하는 부력과 중력을 이용하여 에너지를 발생시켜 작동하면서 동력을 얻거나 발전하는 장치에 관한 것으로 외부통과 부력조(수조) 및 수위조절용 수조를 이용하고 부력조 하부에 일정공간을 조성하고 그공간이 자유롭게 확대 또는 축소되게 하는 격벽을 설치하여 외부통과 부력조 사이에 물 또는 다른 유체를 채워 부력에 의한 상승과 중력에 의한 하강을 반복적으로 수행하게 하여 에너지를 창출하고 동일한 장치를 연설하여 상호동력을 추출하고 보조 압력조를 작동하게 하여 에너지 발생을 극대화 하고 끊임없이 동력을 발생시키며 발전기를 가동하고 전기를 생산하여 전기를 사용하는 기기의 전원 및 충전용 전기공급장치 또는 동력을 필요로 하는 선박,자동차,산업기계 등을 가동하고 직접 동력원으로 활용할 수 있으며 CO2 발생이 전무한 관계로 지구온난화를 극복할 수 있는 친환경 동력 발생장치로 에너지 문제를 한꺼번에 해소할 수 있는 유용한 발명이다.

에너지 발생 장치에 대한 수많은 도전과 개발이 있었지만 에너지 불변의 법칙에 의거 실현되지 못하거나, 그 효율이 지극히 미흡하거나, 경제성의 결여 등으로 우선 사용하기 쉬운 화석에너지가 주로 사용되고 있는 실정이다.원자력 발전은 방대한 설비와 기술을 필요로 하기 때문에 건설비가 많이 들고 운용과 폐기물 처리에 많은 어려움이 있고 화석연료를 대체하는 발전수단으로 일반화되기 까지는 많은 시일이 필요하다.

자연계에 존재하는 힘을 이용하는 수력,풍력,파도력,조력,지력,태양열,바이오에너지,등을 이용해서 발전하거나 에너지를 얻고 있지만 시설의 입지조건의 제한이나, 환경파괴, 에너지 획득에 있어서 효율이 시설투자에 비해 적거나,수력발전을 제외하고는 발전단가가 높고, 전력 품질이 일정하지 못해서 활용도가 낮다. 청정에너지 및 대체에너지개발에 관한 수많은 시도들이 있었고 에너지 문제해결을 위해 다각적인 발명과 연구들이 진행되고 성과들이 있었지만 일부 수력발전을 제외하고는 주로 화석연료 이용하는 화력발전 또는 원자력에 의존하여 전력생산에 치중하고 있는 관계로 CO2발생,방사선 폐기물 등으로 인한 지구 온난화로 인한 온실효과와 환경오염 등의 부작용을 초래하고 있다. 청정에너지의 대량생산,핵융합 등의 이용은 요원한 상태이다.

고유가 시대에 에너지 수요는 증가하고 있는 현실을 극복하기 위해서는 획기적인 에너지 창출이 요구되는 실정이다.

발열에너지(석유,석탄,천연가스,원자력,태양열)는 에너지 불변의 법칙을 철저히 따르는 관계로 사용할수록 소멸된다. 그리고 어떤 물체가 가지는 위치에너지 역시 마찬가지다.

반면에 지구상에 상존하는 중력은 무한하며,자력,핵융합으로 발생하는 에너지는 에너지 불변의 법칙을 벋어나서 작용하는 힘으로 알려져 있다.

중력과 부력의 힘을 기계적인 힘으로 추출하여 동력을 직접 이용하거나 발전장치를 가동하여 전력을 생산하는 기술로 간단한 구조를 하고 제작 및 설치가 용이하며 고효율의 에너지를 발생시키고 이를 활용하여 환경오염이 없고 청정 에너지이면서 대규모 발전시설,농공업전력,선박 및 각종 운송수단,온 난방,모바일 기기의 충전, 송전시설이 곤란한 오지,산악 지역,사막,혹한 또는 혹서지역 등에서 유용하게 쓸 수 있는 동력발생장치를 위해 부력과 중력을 발생시킴에 있어 최소의 힘으로 작동하게 하여 최대의 에너지를 발생시키고 이를 활용하게 하는 시스템을 개발하고 실현시 키고자 한다.

부력과 중력을 이용한 발전 및 동력발생 장치에 있어서 외부통,부력조,부력조의 하부에 가변 부력 발생조를 형성하게 하고 다수의 격벽조 또는 주름관을 설치한후 유체의 압력이 미치는 면적을 달리하여 상승과 하강을 번갈아 가며 지속적으로 작동하게 하고 부력조에 하중을 싣고 유체의 압력을 이용하여 상승할 때에 부력을 일으키면서 하부에 에어 공간을 형성하게 하고, 유체를 대신 하게 하여 적은 양의 유체로 부력을 일으키고 에어 공간에 상당하는 유체의 무게에 해당하는 에너지를 얻으며 위치에너지를 확보하고, 하강할 때에는 부력조의 위치에너지나 상부 유체의 압력을 동시에 작용하게 하여 동력을 발생시킨다.

보조압력 탱크의 상하 이동을 통해 수위를 조절하고 압력을 인가하여 대량의 유체의 대량공급 없이 상사점에 도달하게 하고 부력조 외부에 설치된 무게추와 부력조 상부에 설치된 링크장치에 의해 부력조의 하강을 개시하고 부력조의 위치 에너지에 의해 하사점에 이르게 한다. 그리고 다시 상승을 유도한다. 이 과정에서 발생 되는 에너지를 체인으로 전달하고 일방향 클러치를 구동하여 직접 동력으로 이용 하거나 발전기를 가동하여 전력을 생산한다.

그리고 상기한 에너지 추출 시스템의 중요 요소를 회전 운동으로 전환하는 창치에 적용하고 추가하여 더 많은 기계적인 요소를 구성하여 고효율의 에너지를 양산하는 친환경 에너지 발생장치를 제공한다.

화석에너지 자원의 고갈과 유가급등으로 인한 경제적 부담을 현격하게 줄이고 산업 발전으로 증가하는 에너지 수요에 대처할 수 있고, CO2 발생으로 야기되는 지구온난화,방사능 폐기물, 댐건설에 따른 환경파괴를 해소하며, 초저가의 전기를 사용하여 산업 전반에 생산성 향상을 기하고 각종 운송장비(선박, 자동차,건설기계)의 연료비 부담을 줄이거나 없애고,정숙한 운전이 가능하며,건물의 쾌적한 온도관리, 농작물 보온,사막, 불모지개발(바닷물 담수화 및 공급)혹한기 도로관리, 모바일기기의 충전,개인장비(보온,보냉,개인이동수단)의 운용,휴대 전자기기의 충전 등 동력이나 전력을 필요로 하는 다양한 분야에 이용가능한 기술로 시설비가 저렴하고, 고장율이 적고, 수명이 길며,장기간 가동 할 수 있으며, 시설비 대비 고효율의 에너지 생산이 가능한 관계로 인류의 삶의 질을 향상시키는 효과가 있다고 사료된다.

제1도는 상하왕복형 친환경 에너지 발생장치의 부력조 상승시 단면도.
제2도는 상하왕복형 친환경 에너지 발생장치의 부력조 하강시 단면도.
제3도는 상하왕복형 친환경 에너지 발생장치의 부력조 하강시 부분 상세도.
제4도는 가변부력 발생조형 친환경 에너지 발생장치의 상승시 단면도.
제5도는 가변부력 발생조형 친환경 에너지 발생장치의 하강시 단면도.
제6도는 전자석을 이용한 상,하 왕복형 친환경 에너지 발생장치의 상승시 단면도.
제7도는 전자석을 이용한 상,하 왕복형 친환경 에너지 발생장치의 하강시 단면도.
제8도는 상하왕복형 친환경 에너지 발생장치의 부분(발전기) 사시도.
제9도는 부력조 회전형 친환경 에너지 발생장치 의 단면도.
제10도는 부력조 회전형 친환경 에너지 발생장치의 측단면도.
제11도는 에어 공간 확대 및 축소형 친환경 에너지 발생장치의 단면도.
제12도는 중력에 의해 추의 무게를 일 측으로 편중되게 하여 회전하는 친환경 에너지 발생장치(캠)의 정면도 및 일부 측면도.
제13도는 중력에 의해 추의 무게를 일 측으로 편중되게 하여 회전하는 친환경 에너지 발생장치(랙과 피니언)의 정면도 및 일부 측면도.

부력과 중력을 이용하여 에너지 발생을 가능하게 하는 것은, 기본적으로 투입에너지보다 추출에너지가 더 많을 때 가능하고, 부력은 중력이 유체에 작용하기 때문에 발생하는 힘이다. 무중력 상태에서는 부력이 발생하지 않는다. 또 지속적으로 에너지를 추출할 수 있어야하는데, 이를 위해서 구체적으로 기술적인 내용을 도면과 함께 상세히 설명하고자 한다.

이 장치에 다양한 유체가 이용될 수 있지만 물을 중심으로 하고 차례로 설명하고자 한다.

부력은 수중에서 물체가 밀어낸 물의 부피만큼의 물이 가지는 중력의 힘으로 상승하는 힘을 의미한다. 수심이 깊을수록 부력의 세기는 커진다, 일정한 크기의 부력체가 받는 부력은 동일한 매질일 경우 수심에 상관없이 같은 세기의 부력을 받는다, 이점은 물체의 측면이 받는 압력은 서로 상쇄되고 상부와 하부의 면적이 받는 압력의 차이에 의해 부력이 발생 된다. 따라서 수심이 깊으면 압력은 높아지나 부력체의 상,하부의 면적에 미치는 압력은 동시에 같은 비율로 증가하기 때문에 동일한 부력을 받는다.

따라서 부력체의 상부와 하부의 압력을 받는 면적을 달리하면 부력의 세기가 변화한다. 부력체 상부와 하부에 에어 공간을 형성하고 가변부력 발생조를 설치하면 부력체의 상,하부에 압력이 미치는 면적에 변화를 줄 수 있다. 수중에서 부력체에 면적이 다른 부가물을 설치한후 부력체와 부가물 사이에 음압을 걸면 수압이 작용하는 면적을 변화시킬 수 있다. 부력에 반하는 힘이 중력인데 중력은 어떤 물체에 작용하는 만유인력에 지구 자전으로 발생하는 원심력을 배제한 힘을 의미한다. 지구인력이 작용하는 힘의 세기를 나타내는 것으로 Kgf 또는Kg중으로 표할 수 있고,N(뉴튼)을 쓰기도 한다. 100Kgf =100Kg중=100*9.8N=980N 등식이 성립된다.

통상 부력을 일으키려면 부력체가 계속 떠오를 수 있는 공간이 필요하고 또 부력체가 떠오른 만큼 부력체 하부를 체워주는 유체의 지속적인 공급이 있어야 하는데 이를 실현하기 위해서 유체를 투입할 경우 에너지가 들어간다. 이때 에너지의 이익은 없고 손실만 초래할 뿐이다. 또 끝없이 높아져야만 하는 문제점이 야기된다.

이러한 문제점을 해결하고 지속적으로 에너지를 획득하는 방법을 설명하고자 한다.

먼저 설명의 편리를 위하고 후에 구성을 달리하는 장치와 구분하기 위해 상하왕복형 친환경 에너지 발생장치라 칭한다.

도1과 도2를 참고로 설명하면, 상하왕복형 친환경 에너지 발생장치는 특별한 경우를 제외하고는 전체 모양이 원기둥 형태이거나 사각기둥 형태로 제작되는 것이 바람직하다.

본 발명에 중요 구성 요소로 외부통(101), 부력조(102), 고정 에어공간(135), 가변부력 발생조(106), 수위조절용 수조(116), 격벽조(103),링크체인(128)이 있으며 이를 유기적으로 작동시켜, 부력과 중력에 의해 발생하는 동력을 직접 이용하거나 발전기(124)를 가동하여 전기에너지로 전환하는 장치로 구성된다.

부력조(102)의 밑면은 가변부력 발생조(106) 보다 넓어야 하고 격벽조(103)는 가변부력 발생조(106)보다 좁아야한다.그리고 격벽조(103)와 격벽조(103)사이의 간격이 넓을수록 더 많은 부력이 발생한다. 이때 발생하는 부력은 부력체(107)을 대신하는 기능을 가진다.

격벽조(103)의 패킹(104)을 격벽조(103)를 구성하는 소재의 두께보다 크게 제작하면 격벽조(103)가 양성 부력(수중에서 떠오르는 물체가 떠오르는 상태)이 되어 격벽조(103) 자체를 뜨게 한다. 적절한 크기는 중성부력(수중 어느 곳에서도 정지한 상태),작을 때에는 음성부력(부력을 받고 있으나 가라앉는 상태)이 된다. 따라서 격벽조(103)가 순차적으로 확대되거나 접철될 수 있도록패킹(104)의 크기가 제작되는 것이 바람직하다.

고정 에어공간(135)과 가변부력 발생조(106)의 크기는 상부에 위치한 부력조(102)의 상승속도와 부력의 세기에 영향을 주는데 넓이가 넓을수록 높이의 차이가 클수록 큰 힘이 발생한다.

가변부력 발생조(106)가 상승할 때에는 실린더 내부 구조물이 퓨셔(140)에 의해 가변부력 발생조(106) 내부의 공기를 가압하여 밸브(133)가 열린 상태를 유지하고, 실린더 내부 구조물은 압축 스프링(132)의 탄성을 극복하고 스프링(138)을 압축시키며 방아쇄 구조에 의해 고정된다.

그리고 가변부력 발생조(106) 내부에 물이 유입되어 공기를 가압하고 그힘은 가변부력 발생조(106) 내측 상부 전체면적을 해당 수심이 가지는 압력으로 밀어 올리는 작용을 한다. 그리고 상승할수록 공기의 체적은 불어나는데, 수심이 10.3M 일 때 대기압과 합하여 2기압의 압력을 받는데 체적은 1/2로줄어들고 20.6M 일때는 1/3로 줄어든다. 그래서 고정 에어공간(135)을 설치하여 부력조(102)의 급격한 상승을 막고 실린더 구조물의 작동을 원활하게 하기 위함이다.

부력조(102)가 상사점에 이르러 하강을 개시할 때에는 스파이럴 스프링 내장드럼(137)에 한정된 길이로 감겨있던 와이어(139)가 방아쇄 구조물을 당겨 압축 스프링(132)의 탄성에 의해 실린더 구조물이 신속히 확장되고 가변부력 발생조(106) 내부에 음압이 걸리면서 밸브(133)를 닫는다. 음압이 걸린 상태는 수압이 미치지 못하기 때문에 가변부력 발생조(106) 내에서 상부로 미는 힘이 사라진다. 고정 에어공간(135), 가변부력 발생조(106),격벽조(103)가 일체화되어 부력조(102)의 웨이트(105)와 더불어 중력에 의해 하강한다. 이때 부력조(102) 상부에 링크체인(128)을 보호하기 위한 주름관을 설치하고, 부력조(102) 상부의 에어 통과 홀을 밀폐하고 체크밸브(108),패킹(109),수위조절용 수조(116),호스(127), 자바라 형태의 사절기구(112)를 제거 하고 밀봉한 후 장치를 작동시켜도 된다,

상기 장치들을 제거하지 않고 작동시켜도 된다. 부력조(102)와 외부통(101) 사이에 소량의 유체로 높이를 계속 높여주면 일정 높이까지 지속적으로 부력을 발생시킬 수 있다. 사이펀의 원리를 이용하여 외부통(101)과 부력조(102) 사이의 외부통(101) 밖에 수위조절용 수조(116)의 물이 호스 형태의 연결관(127)을 통해 서로 원활하게 교류될 수 있게 하고 렉과 피니언, 호이스트 또는 도르래와 와이어를 이용하여 수위를 높일 수 있는데 부력수조((102)와 외부통(101) 사이의 수위보다 더 높게 수위조절용 수조(116)가 위치했을 때는 부력조(102)가 고정 에어공간(135), 가변부력 발생조(106)와 연계하여 부력을 발생시키며 수위가 같아질 때까지 상승한다.

수위조절용 수조(116)의 수량은 부력조(102)가 최고점에 도달했을 때에 부족하지 않아야하고 부력조(102)가 하사점에 위치했을 때에는 부력구를 포함하는 밸브(129)를 작동하는 양이어야 한다. 수위조절용 수조(116)의 크기를 가변가능한 구조로 제작하면 유용하다.

부력조(102)가 부력을 발생하는 조건은 유체 내에서 부력조(102) 구조물 자체 무게와 부력조(102) 내부에 중력 발생을 위해 웨이트(105) 역활을 하는 유체나 고체의 무게를 극복할 수 있는 만큼의 비어있는 부력발생 공간을 필요로 한다. 따라서 웨이트(105) 구성물질에 따라 다소 차이는 있으나 부력조(102) 내부에 부력조(102) 전체 체적의 60％ 정도의 빈 공간이 필요하다. 수위조절용 수조(116)의 위치변화와 상승속도는 즉각적으로 부력조(102)에 작용한다. 이때 수위조절용 수조(116)의 물의 양은 부력조(102)가 상사점에 도달하였을 때도 부족하지 않아야한다. 수위조절용 수조(116)의 높이는 부력조(102)가 상사점에 도달하였을 때 일정거리만큼 더 높은 위치를 유지해야 부력조(102)에서 발생하는 부력이 상사점까지 약화 되지않고 균일하게 발생시킬 수 있다.

사이펀의 원리를 이용하여 부력조(102)가 상사점에 이를 수 있는 양보다 조금 많은 양의 유체를 담은 수위조절용 수조(116)의 상하 작용에 따라 부력조(102)와 외부통(101) 사이에 배수와 입수를 번갈아가며 수행할 수 있다. 부력조(102)의 상하 이동에 사용되는 힘은 자체 발전에 의해 생산된 전기를 이용할 수도 있으며, 도르래와 와이어를 이용하여도 되고, 부력조의 상사점과 하사점을 감지하는 센서를 이용하고 렉기어와 피니언을 이용하여 서브모터를 작동하여 된다. 또 호이스트를 이용하여 상하로 작동함으로써 원활한 동력발생을 하는 장치를 구성한다.

도르래와 와이어(117)를 이용하면 전력 공급이 없이 작동 가능한데 부력조(102)가 상승할 때 수위조절용 수조(116)가 부력조 보다 더 높은 위치에서 상승하게 하고 상사점에 이르렀을 때 스프링(111)에 의해 적당히 당겨지고 있던 자바라 형태의 사절기구(112)를 상부로 밀어올리면 와이어(117)를 견인하여 수위조절용 수조(116)를 부력조(102) 아래로 이동시킨다.이때 웨이트(118)는 상승한다. 하강할 때는 부력조(102)와 외부통(101) 사이의 수위 보다 낮은 위치를 유지하며 하강한다. 하사점에 도달했을 때에 장력을 개시하는 즉 한쪽 끝은 사절기구에 고정되고 다른 끝단은 스파이럴스프링(시계태엽이나 줄자 내부에 설치되어 줄자를 끌어들이는 스프링,이하동일)이 내장된 와이어 드럼(114)에 고정된 와이어(113)에 의해 자바라 형태의 사절기구(112)의 와이어 견인이 해제되고 반대로 와이어를 풀어주어 수위조절용 수조가 부력조(102)와 외부통(101) 사이의 수위보다 높은 위치로 신속히 이동하여 부력조(102) 의 상승을 유도한다.

스파이럴 스프링 와이어 드럼(114) 대신에 속도 가변이 가능한 윈치를 부력조 상부에 설치 하고 와이어(117)를 감는 와이어 드럼을 구성한 후 센서를 통해, 부력조(102) 의 상사점과 하사점을 감지하게 하고 이에 따라 순차적으로 수위조절용 수조(116)를 상하로 원하는 속도로 작동시킬 수도 있다.

부력조(102) 구조물 자체무게와 내부에 중력을 발생시키기 위한 물 혹은 각종 유체(소금물, 부동액혼합물,각종기름)나 고체(금속,축전지)의 무게 그리고 격벽조(103)의 무게를 포함하는 전체중량에 의해 하강하면서 동력을 발생시킬 수 있다. 상승하면서 부력을 발생시킬 때는 부력조(102)와 고정 에어공간(135), 가변부력 발생조(106)를 합한 전체 중량과 같거나, 유사한 힘을 발생시킬 수 있도록 고정 에어공간(135), 가변부력 발생조(106)의 크기가 선정되어야 한다. 그리고 부력조(102)와 외부통(101) 사이의 수위를 적정하게 높여야한다.

상부가 개방된 즉 바지선과 유사한 형태의 부력조에 있어서 부력을 일으키는 힘은 부력체의 배수량에 기인한다. 원활하고 효율적인 동력 발생을 위해 외부통(101)과 부력조(102)의 사이 간격을 유체의 흐름을 방해받지 않는 범위 내에서 최대한 좁게 유지하는 구조가 바람직하다.

통상 부력체가 상승한 만큼 하부에 유체를 채워주어야 계속 상승이 가능한데 이때 많은 에너지가 소요된다.

본 발명에서는 이러한 문제점을 해소하기 위해 부력조 하부에 격벽(103) 또는 주름관(풀무형태-스프링 처럼 나선형의 강선 구조물에 강선과 강선 사이를 수압과 부식을 견딜 수 있는 고무,섬유,고분자 화합물로 제작)으로 부력조(102)가 고정 에어공간(135), 가변부력 발생조(106)와 연계하여 계속 상승하게 하면서 하부에 유체를 대신하여 에어 공간을 형성함으로써 대량의 유체투입 없이 소량의 유체 공급으로 부력이 지속적으로 발생하게 한다. 부력조(102)에 작용하는 힘의 크기는 부력조(102)에 미치는 수심이 깊을수록 커진다. 즉 외부통(101)과 부력조(102) 사이에 유체의 높이와 부력체의 부력중심까지의 거리차이를 의미한다, 부력조(102)는 부력에 의해 상승하는데, 이때 부력조(102)는 외부의 수량에 지배를 받는것이 아니고 수위의 차이에 의한 압력의 강약과 상부와 하부에 수압이 작용하는 면적의 차이에 의해 부력의 세기가 결정된다.

부력조(102)와 외부통(101),격벽조(103)나 주름관과 외부통(101) 사이의 간격은 부력조(102)의 상승과 하강에 지장을 주지않을 정도의 간격만 유지하면 된다. 이점은 수만톤의 배가 좁은 도크 내에서나 바다에서나 동일한 높이만큼만 뜬다는 사실로 잘 알 수 있다.

따라서 간격이 아무리 멀어도 부력의 세기에 미치는 영향은 없다. 다만 유체의 점성과 하부 격벽조(103)의 마찰력 만큼의 상승력 감소가 일어날 뿐이다.

부력조(102)의 형태가 부력의 세기에 미치는 영향을 살펴보면 동일한 부력을 발생시키는 부력조(102)일 경우 밑면적이 넓은 부력조(102)가 장치의 전체 높이를 낮게 제작할 수 있고 반대로 밑면적이 좁으면 장소를 적게 차지 하지만 장치의 전체 높이가높아진다.

에너지 발생장치의 크기는 대형 발전소 용으로는 수만 톤의 크기로도 제작 가능하고,소형으로는 1Kg 이하로도 제작할 수 있다.

부력조(102) 하부에 고정 에어공간(135), 가변부력 발생조(106) 를 부력조(102)로부터 일정공간 밑에 설치한다. 이 공간은 실질적으로 부력조(102) 전체와 하부 격벽조(103)나 주름관을 지지하면서 견인하고 부력을 발생시키는 공간이다. 유체의 압력은 하부로 갈수록 더 큰 힘으로 작용하는데, 유체 전체에 해당 수위의 압력이 작용한다.격벽조(103) 상부는 아래 방향으로 힘을 받고 격벽조(103) 측면은 측방향의 압력을 받는다. 격벽조(103) 상부가 받는 힘은 부력조(102)에 웨이트의 양을 줄일 수 있는 힘으로 작용한다.

그리고 양측 방향으로 받는 힘은 서로 상쇄된다.이러한 구조와 힘의 상관 관계가 별도의 에너지 투입 없이 부력조(102)가 상승을 하게 하는 역할을 수행한다. 다수의 격벽조(103)는 부력조(102)가 상사점에 이를 수 있도록 전체 길이의 합이 부력조 (102) 행정거리보다 길어야한다.

그리고 격벽조(103)와 격벽조(102) 간에 일정부분 겹쳐지게 하고 상부 또는 하부에 패킹홈(403)을 장착하여 방수고무,우레탄,실리콘 등의 재질로 제작된 패킹(104)을 패킹홈(403)에 설치한다. 이때 패킹(104)에는 슬라이딩 부위에 일정 간격으로 소형롤러(401)를 매설하여 패킹(104)이 원활하게 미끄러지게 한다. 이는 압력을 받으며 미끄러질 때 마찰력을 줄이고 수밀 상태를 유지하기 위함이다.

이때 격벽조(103) 자체의 무게를 유체 속에서 상쇄할 수 있을 만큼의 부력체(107)를 부착하여 부력조(102)의 원활한 상하 작동을 기할 수도 있다. 이 점은 부력조(102)가 격벽조(103)을 견인할 때 드는 힘을 최소화 할 수 있다. 유체 속에서 부력과 중력이 동일할 때는 유체 속 어느 위치에서도 정지상태를 유지한다.

격벽조(103) 대신에 주름관을 쓸 수도 있는데 주름관의 형태는 강철선이 원형 또는 사각형,다각형으로 제작되는데 이점은 부력조(102) 하부의 형태와 동일하게 하기 위함이고 주름관과 외부통(101) 사이에 투입되는 유체의 양을 최소화하기 위함이다. 이때 외부통(101)도 같은 형태로 제작되어야 할 것이다.강철선은 주름관의 지름이 점차적 으로 조금씩 커지거나 작아지게 하고 강선과 강선 사이를 방수고무, 플라스틱, 방수섬유,고분자 화합물,등을 코팅하여 펼쳤을 때는 긴 구조물을 하고 접었을 때는 최소한의 부피를 가지게 한다. 주름관의 역할은 좁은 공간에서 동력을 발생시킬 때 필요한데 주로 자동차 엔진룸 또는 이동하는 장비,등에 장착할 때 필요한데 이동수단의 무게를 줄이면서도 한정된 공간에서 부력과 중력을 발생시킬 때 유용하게 활용할 수 있다.

그리고 행정거리가 짧고 빠른 작동을 통해 동력생산이 필요할 때 부력조(102)와 외부통(101) 사이의 유체에 피스톤 펌프(120)나 고압펌프를 이용해 유체탱크(121)의 유체를 압력탱크(119)에 압축된 유체로 저장하였다가 인가하면 고속의 부력과 함께 보다 향상된 동력을 얻을 수 있다.

이때 파스칼의 원리가 적용된다. 파스칼의 원리는 밀폐된 유체에 압력을 가하면 유체의 모든곳에 동일한 압력으로 작용한다는 것이다.

유체에 걸리는 압력은 수압의 경우 통상 10.3M정도가 1기압이라고 알려져 있는데 외부통(101)과 부력조(102) 하부 사이의 물의 높이가 약10.3M일 때 받는 힘은 대기압을 포함하여 약 2기압 정도이다. 따라서 부력조의 무게가 수만톤 이라도 부력이 작용하기 때문에 격벽조 하부가 받는 압력은 수심이 가지는 압력만 받는다 .

이점 역시 거대한 배가 도크나 바다에 떠 있을 때 배의 하부 수심과는 상관없이 배가 잠긴 깊이에 해당하는 수압만 받는다는 사실로 잘 알 수 있다.

부력조(102)상부와 외부통(101) 사이에 패킹홈(403)을 형성하고 패킹(109)을 설치한후 에어밴트 밸브(108)를 착설하고 격벽조(103)와 격벽조(103) 사이에 수밀을 위한 패킹(104)을 설치하고,공기는 통과시키고 물은 통과시키지 못하는 에어밴트 밸브(129)를 수위 조절용 수조 상부에 설치 후, 외부통(101),부력조(102),와 격벽조(103),주름관이 견디는 압력을 부여하면 고압을 걸 수 있는데 이점은 외부통의 높이를 수십 M에 해당하는 수심이 가지는 압력과 동일한 압력의 효과를 얻을 수 있다. 이때 부력조(102)는 고속으로 상승하는데 부하를 걸면 속도는 느려지지만 큰 힘을 얻을 수 있다.

부력조(102)안에 유체 대신에 축전지를 설치하여 축전지무게가 하강할 때 중력을 발생시키는 웨이트(105) 역활을 하도록 하고, 이동하는 장비가 저속운전,감속운전 또는 정지시에도 충전하였다가 가속, 고부하 시에 주동력 또는 보조동력으로 사용하여 하이브리드카나 전기자동차에 엔진을 대신하게 한다.

특히 전기자동차에 장착시 운행중에도 지속적으로 발전 및 충전이 가능하고 차량 정지시에도 계속 완전충전시킬 수 있다. 따라서 운행중 충전을 위한 운행중단이나 시간을 할애할 필요가 없다. 그리고 소형으로 제작하면 개인 휴대용으로 사용가능한데 더위나 추위로부터 쾌적한 적정 체온유지를 위한 열교환기 운용,개인용 이동수단,모바일 전자기기(노트북,전자책, 핸드폰)의 충전 등에 활용가능하다.

상기한 바와 같이 부력조(102) 하부에 일정공간을 확보 하는 것이 대량으로 물을 투입하지않고 부력을 발생시키는 방법인데 이를위해서 부력조(102)하부에 격벽(103)이나 주름관을 부설함에 있어 상사점과 하사점까지 원활하게 움직이게 하면서도 수밀 상태를 유지하는 것이 중요한데 여러층의 원통형 내지는 사각 또는 부력조(102) 형태와 유사하면서 관통되는 다층의 격벽(103)을 설치하여 안테나처럼 크기가 점차적으로 작아지거나 커지는 형태로 부드럽게 미끄러지게 설치하는 것이 바람직하다.

도3 에 의거 격벽(103)과 패킹에 대해 설명하고자 한다.

격벽(103)과 격벽(103) 사이에 수밀 상태를 유지하기 위해 패킹(104)을 장착하고 상하 작동을 원활하게 하기 위해 패킹(104)과 격벽 사이, 외부통(101)과 부력조(102) 사이의 마찰을 최소화해야 하는데 패킹(103)의 밀착부분에 소형롤러(401)를 삽입하여 일정압력이상의 수압이 걸려도 과도한 밀착으로 인한 마찰력을 줄여 격벽조(102)의 전개와 축소를 원활하게 하는 기능을 부여한다.약간의 틈이 있어도 수압이 걸리면 패킹(104)이 격벽조에 밀착되게 제작설치한다. 이때 격벽 자체 중량을 상쇄할 수 있는 부력체(107)를 각각의 격벽에 설치할 수도 있다.부력체(107)의 크기는 견인되는 순서에 따라 점차적으로 작게 하여 차례대로 견인될 수 있게 한다.

부력조(102)가 상승할 때 격벽 양 끝 단부에 설치된 단턱(404)이 서로 물려 길게 상하로 펼쳐질 때 다음 격벽(103)을 당길 수 있는 힘을 전달하게 하면서 이탈을 방지하는 역할을 부여한다.부력조(102) 내부,부력조(102)와 외부통(101) 사이에 투입되는 유체는 물,소금물, 부동액 혼합액,기름, 그 외 밀도가 다소높은 유체를 사용하여도 무방하다. 기후나 사용 용도에 따라 선택하여 투입한다.

도 8 에 의거 발전기(601)에 대해 설명하고자 한다.

부력조(102)에서 발생되는 부력과 중력을 추출하기 위하여 체인(128)와이어,벨트, 유압실린더,랙과 피니언등을 이용하여 부력조(102)의 상하운동을 일방향 클러치(125)나 유압엔진을 이용하여 발전기(124)를 가동시키거나 선박,차량,기계장치의 샤프트(606)를 직접 회전시켜 엔진을 대신하는 동력원으로 사용한다.

일방향 클러치(125)는 도시한 바와 같이 서로 번갈아가며 반데 방향으로 회전하게 하며 부력조의 체인 통과부(115)와 스프로킷을 지나는 체인의 양쪽 면에서 각각 위치하고 서로 번갈아가며 링크체인(128)의 왕복운동을 발전기로 전달하는데 발전기를 항상 한 방향으로 돌리는 역할을 수행하게 한다.

그리고 일방향 클러치(125)와 발전기(124) 사이에 유체 클러치(603)를 설치하여 동력이 자연스럽게 충격을 최소화한 상태로 전달되게 하고 발전기 샤프트와 연결된 플라이휠((123)은 부력조(102)가 상사점이나 하사점에서 잠시 작동이 전환될 때 또는 수위조절용 수조(116)가 상승과 하강 속도가 일정범위를 벗어났을 때 고른 회전을 얻어 고품질의 전력생산을 위해 설치한다.

그리고 상기한 친환경 에너지 발생장치를 2대 이상 설치하고 이를 연계하여 상하 작동시간을 달리하면 창치의 높이를 줄이고 품질이 향상된 전력을 득 할 수 있다.

상기 친환경에너지 발생장치의 기본 작동원리를 적용한 다른 실시예를 설명하고자 한다. 설명의 편리를 위해 가변부력 발생조형 친환경 에너지 발생장치 라 칭한다.

본 장치는 수중에서 부력체의 상부와 하부에 에어 공간을 형성한 상태에서는 부력과 중력이 동시에 작용하며 서로 상충 되는데, 부력체의 상,하부에 수압이 작용하는 면적에 따라서 진행 방향이 상승하거나 하강하는 점을 활용하여 기계적인 요소를 부가하여 유기적인 작동을 발현하게 하여 상승과 하강을 지속적으로 반복하면서 큰 힘을 창출하게 한다.

도 4와 5를 참고하여 설명하고자 한다.

상,하부에 주름관((811)을 설치하고 상부 주름관(811)에 일정거리를 이격하여 가변 부력조(803)를 연설하고 약간의 공간을 확보하고 가변부력 발생조(805)를 착설 한다. 그리고 가변부력 발생조(805) 내부에 음압을 걸 수 있는 구조물을 형성하고 연이어 하부 주름관(811)을 구성한다.

도 4는 가변부력 발생조(805)가 최상부에 도달하여 하강을 개시하려는 때를 도시 한 것으로 상부 리미트 스위치(802)에 도착 신호를 받아 솔레노이드(807)가 작동하여 실린더 구조물 홀더를 해제하면서 하부 솔레노이드 밸부(808)를 닫는다. 압축스프링(806)의 탄성으로 내부 실린더 통이 하강을 하면서 가변부력 발생조(805) 내부는 음압이 걸린다.그리고 상부 솔레노이드 밸브(814)가 닫혀 주름관(811)과 가변 부력조(803) 사이 외부수압을 차단하고, 중간 솔레노이드 밸브(804)는 가변 부력조(803)와 사이에 외부수압이 미치지 못하게 한다. 수압이 작용하지 못한다는 것은 부력이 발생하지 않는 면적으로 전환되었다는 뜻이다. 이러한 작동은 즉시 하강을 수행하게 하는데, 이때 부력으로 작용하는 힘은 상부 주름관(811) 밑면적에 하부 주름관(811) 상부 면적을 뺀 만큼의 해당 수심이 가지는 압력으로 부력을 발생시킨다. 웨이트(817)의 무게에 의해 하강하면서 에너지를 발생시킨다.

하부로 내려올수록 외부 수압이 높아지는 관계로 밸브로 차단된 부위의 압력은 그대로이지만 외부와는 압력차이가 더 많아진다.하부로 진행할수록 압력이 높아져 부력 증가로 인한 출력저하가 다소 있는데, 이점을 보완하고 고른 출력을 얻기 위해 도시 하지는 않았지만 서브모터를 설치하고 사각나사(812)를 회전시켜 가변 부력조(803)의 체적을 적절히 제어하는 것이 바람직하다. 또 펌프를 설치하고 웨이트(817)의 수량을 가감하는 방법도 유효하고 솔레노이드 밸브(804)를 정밀하게 제어하면서 열면 부력이 발생 되면서 급격한 하강을 조절할 수 있다. 역으로 닫으면 반대 효과를 부여할 수도 있다.

도 5 는 장치가 최하단에 도착한 후 상승하려는 상태를 도시한 것으로 하부 리미트스위치(802)는 솔레노이드(807)를 작동시키고 스톱퍼(815)에 의해 수납상태의 내부 실린더를 고정한다. 그리고 모든 솔레노이드 밸브(804, 808, 814)를 열고 외부 수압이 걸리게 하면 가변부력 발생조(805) 내부로 물(비 압축성, 체적불변)이 유입되어 공기(압축성, 부피변화)를 해당 수심의 압력으로 압축하고 공기는 가변부력 발생조(805) 내부 상판을 밀어 올린다. 가변부력 발생조(805) 내부의 넓은 면적의 가압과 가변 부력조(803),상부 주름관(811) 하부에 작용하는 부력으로 인해 웨이트의 무게를 극복하고 큰 힘으로 상승한다.

비 압축성인물에 압력펌프(810)로 수압을 인가하면 소량의 물로 고압을 걸 수 있는데, 가령 5기압만 걸어도 약 41M 깊이의 자연상태의 물이 가지는 압력에 해당한다. 이러한 가압은 상당한 속도향상과 발생에너지의 증대를 가져온다. 가압을 가능하게 하는 조건은 주름관의 강도가 확보되거나 수압을 충분히 견디는 격벽조 구조로 제작 하였을 때이다.

이러한 상승과 하강은 링크체인(813)을 왕복 운동으로 전환되는데, 상기한 상,하 왕복형 친환경 에너지 발생장치의 발전 내지는 동력추출 방법을 따르면 된다.

특히 가변부력 발생조형 친환경 에너지 발생장치는 좁은 공간에서 큰 힘을 발휘해야 하는 자동차의 엔진대용으로 이용가능하다. 즉 다수를 연설하고 엔진을 대신하면서 축전장치와 연계하면 된다.

상기 친환경에너지 발생장치의 기본 작동원리를 적용한 다른 장치를 설명하고자 한다. 설명의 편리를 위해 전자석을 이용한 상,하 왕복형 친환경 에너지 발생장치라 칭한다.

도 6, 7 를 참고하여 설명하고자 한다.

본 장치는 상기 가변부력 발생조형 친환경 에너지 발생장치의 솔레노이드 밸브를 이용한 외부수압 배제 방식과는 달리하는 음압형성과 상부 또는 하부에 공기압을 부여하고 상,하부의 공기압을 달리하거나 물의 출입을 통해 압력이 작용하는 주름관의 단면적 확대와 축소를 통해 부력과 중력이 작용하는 힘을 극대화하고 이를 추출하고 이용하는 방법에 관한 것이다,

먼저 도면 6 은 부력조(502)가 상승하여 하강하려는 상태로 상부 근접센서(505)의 신호에의해 전자석(506)에 전기가 일차 전류가 인가되면 부력조(502) 상판과 하부판에 밀착하는 과정에 배수가 되면서 밸로우즈(510)및 패킹(509)가 압착된다. 그리고 일정시간이 경과 한 후 일차전력보다 다소 약한 이차전류를 흐르게 하면, 전자석의 척력이 약화 되어 밸로우즈(510)가 약간 복원되는데 패킹(509)은 계속 수밀 상태를 유지해야한다. 밸로우즈(510)의 복원은 공간의 확장을 유발하고 이로 인해 전자석이 작동하기 전보다는 음압이된다. 음압 상태에서는 부력을 상실한다.

상, 하부의 내,외측 주름관(511) 사이와 부력조(502) 상부공간에 콤프레셔(514)로 1/2정도의 수심에 상당하는 압력을 유지하게 한다.

상기와 같이 음압이 형성됨과 동시에 부력조(502) 내부와 상부공간(516)에 압력이 높아진 공기를 하부 솔레노이드 밸브(512)가 개방하여 하부공간(517)으로 방출하면 압력이 상부공간(516) 압력은 고압을 유지하고 있고 하부공간(517)의 공기압은 낮아진다. 따라서 웨이트(507)의 무게와 음압 생성으로 인한 부력상실이 동시에 협력하여 부력조(502)는 하강하면서 링크체인(508)에 동력을 전달한다.

도 7 은 부력조(502)가 하강하였다가 상승을 개시하는 상태로 하부 근접센서(505) 신호에의해 전자석에 통전 상태를 해제하게 하여 부력조 상,하부에 물이 유입 되게 하면서 부력조(502)내부와 하부공간(516)에 압력이 높아진 공기를 상부 솔레노이드 밸브(512)가 개방하여 상부공간(516)으로 방출하면 하부공간(517) 압력은 고압을 유지하고 있고 부력조(502)공간과 상부공간(516)의 공기압은 낮아지면서 같아진다. 따라서 부력조 상,하부에 유입된 물의 웨이트(507)의 무게와 음압 생성으로 인한 부력상실이 동시에 협력하여 부력조(502)는 하강하면서 링크체인(508)에 동력을 전달한다.

도시하지 않았지만 상부 외 측 주름관(511) 하부와 하부 외 측 주름관(511) 하단부에 물이 자유롭게 드나들 수 있는 수문을 설치하고, 상부 솔레노이드 벨브(512) 위쪽 배관을 호스로 연장하여 최상단 가까이 까지 설치한 후 전자석을 작동시키면 수압이 교대로 상,하부에 넓은 면적에 미치기 때문에 유사한 결과를 얻을 수 있다.

그리고 부력조(502) 상, 하부에 음압을 발생시키기 위해 전자석을 대신하여 전원없이 유리 흡착기의 음압 형성기능을 활용할 수 있다고 사료된다.

또 상기 상 하 왕복형,가변부력 발생조형, 전자석을 이용한 상,하 왕복형 친환경에너지 발생장치 모두 발전기를 상부에 설치하고 하부에 충분한 공기가 흡기와 배기가 되도록 배관을 격벽조나 주름관과 연결하고, 링크체인 통과부를 형성하여 수밀 상태로 한 후 즉 외부통 없이 바다, 호수 기타 물이 다소 깊은 곳에 설치하여도 동력을 얻을 수 있다.

상기 친환경에너지 발생장치의 기본 작동원리를 적용한 다른 장치를 설명하고자 한다. 설명의 편리를 위해 부력체 회전형 친환경 에너지 발생장치 라 칭한다.

도 9, 10 를 참고하여 설명하고자 한다.

외부통(201)과 부력체(202), 격벽조((205)를 도 9와 같이 방사형으로 다수를 설치하고 중심부에 사각형의 유체 통과부를 형성하면 회전운동을 지속적으로 일으킬 수 있는데 부력체(202)가 하부(6시방향)에 왔을 때 부력조가 상승을 개시하고 이에 따라 부력체(202) 상부에 있던 유체는 유체 통과부로 이동한다.이때 우측에 설치된 솔레노이드밸브(212)는 압력센서(213)에 의해 개방되고 좌측에 설치된 솔레노이드밸브(212)는 압력센서(123)가 해제되어 밸브가 잠금 상태가 된다. 이 잠금 상태는 부력체(202)의 후퇴를 막는 역활을 수행한다. 1시 방향에 도달하였을 때 자유롭게 움직이는 센서추(214)가 압력을 가하여 솔레노이드 밸브(212)가 다시 열린다. 부력을 유발하는 유체는 배관(206)을 통해 순차적으로 연동 된다. 부력을 유발하는 유체는 압력펌프(314)에 의해 압력을 가지며 부력체(202)를 빠르게 부상하게 하고 장치의 회전을 증가시킨다. 부력조(202)의 부력증가를 위해 유체 통과부(305)에 적정의 에어 공간(215)을 형성하여 부력조 하부보다 압력을 낮게 하고 공기가 압력을 받아 부피가 줄어들 때에 부력조는 빠르게 상승한다.이때 솔레노이드밸브(212)를 근접센서나 수위센서로 적절히 연동시키면 장치의 효율을 높일 수 있다.

부력체(202)의 부력증가를 위해 유체 통과부 에 적정의 에어 공간을 형성하여 부력체(202) 하부보다 압력을 낮게 하고 공기가 압력을 받아 부피가 줄어들 때에 부력조는 빠르게 상승한다.

가압장치는 회전속도가 조절되는 모터에 의해 작동되는 피스톤 펌프나 유압 펌프로 유체에 압력을 인가하면 압력의 정도에 따라 실린더의 상승속도가 빨라지거나 느려진다. 실린더의 상승속도의 증감은 샤프트의 회전속도를 결정하면서 에너지 발생량과 직결된다. 이런 특성은 차량,선박등 운전속도의 가감을 요하는 장비의 엑셀레이터와 연계하여 운전 속도를 원활하게 조절 할 수 있도록 한다.

부력체(202)가 12시 방향에서 3시 방향으로 이동할 때 일방향 클러치(208) 중심축에 스파이럴스프링(시계태엽이나 줄자 내부에 설치되어 줄자를 끌어들이는 스프링)이 설치되어 권취되어 있던 와이어(210)가 부력체(202)에 의해 견인되면 일방향 클러치(208)가 회전하면서 중심축에 설치되어있는 스프로킷(207)을 돌려 샤프트(307)에 힘을 전달한다.

부력체(202)의 무게가 상부에서 하부로 진행할 때 즉 3시 방향으로 이동할때 중심부로 부터 멀어지는 관계로 지렛대의 원리에 의해 동력 발생장치 전체를 시계방향으로 돌리는 힘으로 작용한다. 반대로 하부에서 상부로 진행할 때는 격벽조(205) 공간이 비어있어서 쉽게 상승한다.따라서 장치 전체는 계속되는 회전운동에 의해 계속 동력을 발생시킨다.

이 장치는 샤프트(207)에 스프로킷을 설치하고 부하를 걸어 동력을 곧바로 이용할 수 있는 장점이 있고, 도 9와 같이 장치 전체의 회전력은 기어(310)에 의해 체인(313)으로 전달되어 유체 클러치(318)를 거친 후 발전기(316)나 기타 동력원으로 이용된다.

또 외부통(201)을 긴 샤프트(207)에 어긋나게 다수를 배치하여 외부통(214) 서로간의 간섭을 피하고 한정된 공간에 큰 외부통(201)을 설치할 수 있게 하여 큰 힘을 얻을 수 있다. 발생하는 동력은 샤프트(307)의 회전력과 외부통(201) 전체의 회전력으로 구분되는데, 도 10 과와 같이 샤프트(307)의 회전력은 기어(310)과 발전기((316)를 연결하는 링크 체인(313)에 의해 발전기(316)를 구동하게 된다. 외부통(201) 전체의 회전력은 기어(310)를 통해 링크체인(313)을 거처 유체클러치(318)와 연계하여 발전기(316)에 전달된다.작동유 탱크(315)의 기름을 유압펌프(314)를 가동하여 배관(311)을 통해 장치 내부에 압력을 인가한다. 이때 장치가 회전하는 관계로 패킹 (317)과 베어링, 오일 링,을 조합하여 유압펌프 가동을 위한 통전 장치를 부설하여 전선의 꼬임을 방지한다.

도 11 은 회전형 친환경 에너지 발생장치의 또 다른 구성장치로 에어 공간 확대 및 축소형 친환경 에너지 발생장치로 칭하고 설명하고자 한다.

상기한 격벽조(205) 대신에 주름관(710)을 이용하여 유체가 채워져 있는 원형의 구조물(측 단면은 사각형) 즉 중력 발생실(702) 내에 공기가 들어있는 밀페된 부력체(704)와 약간의 간격을 두고 설치된 주름관(710)과 주름관(710) 일 측에 웨이트(706)가 설치되어 있는 에어공간(703) 확대, 축소 장치(설명의 편의를 위해 이하 실린더 라 칭한다.)를 8개 이상 대칭되게 방사형으로 설치하여 중력 발생실(702)을 구성한다. 시계방향으로 회전하는데 6시 방향부터 12시 방향까지는 주름관(710) 내부의 부피가 늘어난다, 실린더 상부에 위치한 부력체(704)가 부력을 받으면 공기가 배관(712)을 통해 유입되며 주름관 가이드(707)를 따라 늘어나면서 하부에 위치한 웨이트(706)의 무게에 의해 주름관(710)도신장된다. 부력체(704)와 웨이트(706)는 서로 반데 방향으로 힘이 작용하여 실린더의 용적을 키우는 역활을 한다. 이때 주름이 충분히 늘어날 수 있도록 부력체(704)의 상하 넓이가 주름관(710)의 단면적보다 크게 하고 웨이트(706)는 금속으로 충분한 무게를 가지게 한다.

그리고 12시 방향부터 6시 방향으로 진행할 때에는 실린더의 용적이 줄어드는데 이때는 웨이트(706)가 상부에 위치하고 하부에 부력체(704)가 있어 부력과 중력이 서로 실린더의 부피를 줄이는 힘으로 작용하면서 링크(708)에 의해 부력체(704),주름관(710),웨이트(706)를 내부통(711) 쪽으로 끌어당긴다. 6시 방향에서 12시 방향 구간에서는 반대로 외부통(701) 쪽으로 미는 작용을 한다. 이러한 작동은 유체가 없는 에어공간(703)이 많을 때에는 중심으로부터 멀어지게 하고 에어공간(703)이 작을때는 중심부로 이동시켜 유체 전체 양의 분포를 편중되게 하여 지속적으로 회전하게 하기 위함이다.

주름관(710) 내부의 부피 변화로 인해 유체 전체를 새로 중심축으로 양분하여 좌측 유체의 양은 줄어들고 우측 유체의 양은 늘어난다. 따라서 양쪽의 무게 차이에 의해 시계방향으로 유체가 회전하는 힘을 가진다.그 힘을 추출하기 위해 외부통(702) 내에 격막 판(705)을 설치하고 내측 끝단에 부가하여 힌지 스프링이 부설된 경첩(716)설치하고 격막판(705) 끝단과 내부통(711) 과의 최단 거리를 초과하는 길이의 보조격막(718)을 설치하여 주름관(710)이 확대되며 상승할 때에는 유체를 12시 방향으로만 흐르게 하는 체크밸브를 대신하고 주름관(710)이 축소되며 하강하는 구간에서는 유체를 6시 방향으로 통과시키는 역활을 부여한다. 이러한 구조는 실린더가 축소나 확대될 때만 유체를 시계방향으로 통과시키는 기능을 가지기 때문에 장치 전체의 좌 우측 무게 차이를 더 크게 하여 회전력을 향상시킨다. 또 유체와 원형구조물 간에 마찰력을 극대화하여 더 큰 회전력을 얻는다.

도시 하지는 않았지만 파이프 브라켓(714) 내부의 유체가 양측으로 흐를 수 있게 하고 작동시켜도 무방하다. 이때 파이프 브라켓내의 유체는 부력과 중력에 영향을 미치지 않는다.

원형 구조물을 사프트(713)에 다수를 설치하면 고르고 큰 힘을 얻을 수 있으며, 원형 구조물 자체가 풀라이휠 기능을 한다.

에어 공간 확대 및 축소형 친환경 에너지 발생장치는 대형으로 제작하여 발전이나 동력원으로 이용할 수도 있고, 다수를 연이어 비어있는 공간이 긴 장소 즉 버스나 대형트럭 하부에 적당한 크기로 제작하여 장착하면 공간 활용도가 높고 지속적인 에너지 획득이 가능한 장치이다.

이 장치는 소음이 거의 없고 차지하는 공간에 비해 큰 힘을 얻을 수 있어 자동차의 엔진과 냉각장치(라지에이터), 흡 배기 설비를 제거하고 엔진룸, 트렁크, 차체하부,등에 설치하여 엔진을 대신할 수도 있고 축전지와 병행하여 하이브리드카의 동력원으로 사용 가능하다. 외부통(701)은 사각형,원형으로 제작하되 외부통(701) 주름관(701)과 부력체(704)도 동일한 형태로 제작하는 것이 바람직하다.

도 12 는 회전형 친환경 에너지 발생장치의 또 다른 구성장치로 중력에 의해 추의 무게를 캠에 의해 일 측으로 편중되게 하여 회전하는 친환경 에너지 발생장치라 칭하고 설명하고자 한다.

수레바퀴 형태의 구조물 한쪽 측면 또는 양쪽 측면에 고정 유압 실린더(901)를 용접하여 설치한 후, 실린더 로드 끝단에 추를 부착하고 베어링을 장착한 후 회전 유압 실린더(902) 중심을 정확히 고정하고 내부에 기름이 유출되지 않으면서 원활한 작동이 되게 하고 웨이트(903)를 설치한다. 회전 유압 실린더 바깥쪽에 캠 가이드를 용접한다. 이때 파스칼의 원리를 적용하여 회전 유압 실린더(901)의 단 면적을 고정 유압 실린더(902) 보다 적게 하고 길이는 길게 하여, 두 실린더의 용적은 같게 한다. 두 실린더 사이를 부드러운 호스로 연결하고, 회전 유압 실린더(902)의 작은 피스톤은 고정 유압 실린더(901)의 큰 피스톤을 밀어 큰 힘을 낼 수 있게 하고 유체의 역류를 막는다. 회전 유압 실린더(902)의 웨이트(903)는 중력에 의해 유체를 밀어내거나 빨아 들이며 항상 해당 위치에서 동일한 작동을 하게 한다.

시계방향으로 회전하면서 캠 가이드를 따라 롤러 캠(905)의 구름운동에 의해 적은 힘으로 회전 유압 실린더((902)를 회전시키면 실린더 로드(906) 끝단의 추를 오른쪽에서는 회전체 중심으로부터 멀어지게 하고, 반대로 왼쪽에서는 추를 중심 쪽으로 끌어당겨 추 무게 작용점의 차이로 지속적인 회전을 유발한다.

도 13은 회전형 친환경 에너지 발생장치의 또 다른 구성장치로 중력에 의해 추의 무게를 원형 렉기어와 피니언에 의해 일 측으로 편중되게 하여 회전하는 친환경 에너지 발생장치라 칭하고 설명하고자 한다.

이 장치는 상기 캠에 의해 일 측으로 편중되게 하여 회전하는 친환경 에너지 발생장치와 유사하나 회전 유압 실린더(902)의 회전 방법을 원형 렉기어(909)와 피니언(908)으로 대신하여 작동하는 장치이다.

이상과 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 부력과 중력을 이용한 친환경 에너지 발생장치에 대하여 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술분야의 종사자가 본 발명의 취지와 구성을 참고하여 다양한 변형과 부가적인 실시가 가능하다. 따라서 기술적으로 유사한 사상의 구현은 본 발명의 범주에 속한다.

1: 101 외부통 2: 102 부력조
3: 103 격벽조 4: 104 패킹
5: 105 웨이트(부력조) 6: 106 가변부력 발생조
7: 107 부력체 8: 108 에어밴트 밸브
9: 109 패킹 10: 110 체인 체결부
11: 111 스프링 12: 112 자바라 형태의 사절기구
13: 113 와이어 14: 114 스파이럴 스프링 와이어드럼
15: 115 체인 통과부 16: 116 수위조절용 수조
17: 117 와이어 18: 118 웨이트
19: 119 압력탱크 20: 120 피스톤 펌프
21: 121 유체탱크 22: 122 동력선
23: 123 플라이휠 24: 124 발전기
25: 125 일방향 클러치 26: 126 롤러
27: 127 호스 28: 128 링크체인
29: 129 에어밴트 밸브 30: 130 가이드
31: 131 스톱퍼 32: 132 압축 스프링
33: 133 밸브(웨이트포함) 34: 134 오일링
35: 135 고정 에어 공간 36: 136 도르레
37: 137 스파이럴 스프링 내장드럼 38: 138 스프링
39: 139 길이가 한정된 줄 40: 140 실린더 푸셔
41: 201 외부통 42: 202 부력체
43: 204 솔레노이드밸브(센서포함) 44: 205 격벽조
45: 206 배관 46: 207 스프로킷
47: 208 일방향 클러치 48: 209 스파이럴스프링 와이어 드럼
49: 210 와이어 50; 211 전선
51: 212 밸브 52: 213 압력 센서
53: 214 센서추 54: 215 에어 공간
55; 301 외부통 56: 302 부력체
57: 303 격벽조 58; 304 실린더 스톱퍼
59: 305 유체통과부 60: 307 샤프트
61: 308 패킹 62: 309 와이어
63: 310 기어 64; 311 배관
65: 312 풀라이휠 66: 313 링크체인
67: 314 유압펌프 68: 315 작동유 탱크
69; 316 발전기 70; 317 패킹(오일링,배어링포함)
71; 318 유체클러치 72; 401 소형롤러
73; 402 패킹 74: 403 패킹홈
75: 404 단턱 76; 501 외부통
77: 502 부력조 78: 503 가압펌프
79: 504 유체탱크 80: 505 리미트 스위치
81: 506 전자석 82: 507 웨이트
83: 508 링크체인 84: 509 패킹
85: 510 벨로우즈 86: 511 주름관
87: 512 솔레노이드 밸브 88: 513 전선
89: 514 콤프레셔 90: 515 발전기
91: 516 상부공간 92: 517 하부공간
93: 518 고무패드 94: 601 발전기
95: 602 프라이휠 96: 603 유체클러치
98: 604 스프로깃 99: 605 링크체인
100:606 샤프트 101: 607 일방향 클러치
102: 701 외부통 103: 702 외부통
104: 703 에어공간 105: 704 부력체
106: 705 격막판 107; 706 웨이트
108; 707 주름관 가이드 109: 708 링크
110:710 주름관 111: 711 내부통
112: 712 에어 호스 113: 713 샤프트
114; 714 파이프 브라켓 115: 715 링크 스돕퍼
116: 716 경첩(힌지스프링) 117: 717 보조격막
118: 718 링크 스돕퍼 119: 719 웨이트 가이드
120: 801 외부통 121: 802 리미트 스위치
122: 803 가변부력조 123: 804 중간 솔레노이드 밸브
124: 805 가변부력 발생조 125: 806 압축 스프링
126: 807 솔레노이드 127: 808 하부 솔레노이드 밸브
128: 809 유체탱크 129; 810 압력펌프
130: 811 주름관 131:812 사각나사
132: 813 링크체인 133: 814 상부 솔레노이드 밸브
134: 815 스톱퍼 135: 816 발전기
136: 817 웨이트 137: 901 고정 유압 실린더
138: 902 회전 유압 실린더 139: 903 웨이트
140: 904 캠가이드 141: 905 롤러캠
142: 906 실린더롯드 143: 907 호스
144: 908 피니언 145: 909 원형 랙기어

Claims (9)

1. 양성부력 또는 음성부력으로 상하 왕복운동하는 장치로서, 외부통(101) 안에 부력조(102)가 설치되고, 상기 부력조(102) 하부에 고정 에어공간(135)이 설치되고, 상기 부력조(102)로부터 일정공간 밑에 가변부력 발생조(106)가 설치되고, 상기 외부통(101) 측면 밖에 연결관(127)을 통해 물이 원활하게 교류될 수 있도록 수위조절용 수조(116)가 설치되고, 상기 부력조(102) 밑면에 하부로 내려갈 수록 상기 가변부력 발생조(106) 보다 폭이 좁은 격벽조(103)가 적층적으로 설치되며, 상기 부력조(102)에서 발생되는 부력과 중력을 추출하기 위하여 체인(128)의 일단이 상기 부력조(102) 상단에 연결되고, 타단이 부력조(102)의 하단에 연결되어, 유압실린더, 랙과 피니언을 걸쳐서 부력조(102)의 상하운동을 일방향으로 전환하는 일방향 클러치(125)를 이용하여 발전기(124)를 가동시키며,
   상기 수위조절용 수조(116) 및 외부통(101) 내의 유체의 수위변화를 통하거나, 부력조(102) 하부에 격벽조(103) 또는 주름관의 빈공간이 형성되고, 가변부력 발생조(106)의 음압을 유지 및 해제시키고, 상기 유체에 압력을 인가하여 부력조(102)의 빠른 상승을 도모하고 부력조(102)와 부력조(102)에 장착된 웨이트(110)가 위치 에너지를 가지고 하강하게 하여 부력과 중력을 지속적으로 발생시키는 것를 특징으로 하는 친환경 에너지 발생장치.
2. 외부통 내에 부력조가 설치되고, 상기 부력조 하부에 가변부력 발생조가 설치되고, 상기 외부통 상단에 리미트 스위치가 설치되며, 상부 리미트 스위치에 도착 신호를 받아 솔레노이드(807)가 작동하여 실린더 구조물 홀더를 해제시켜 하부 솔레노이드 밸브(80)를 닫고, 압축스프링의 탄성으로 내부 실린더 통이 하강을 하면서 가변부력 발생조(805) 내부는 음압상태로 되고, 상부 솔레노이드 밸브(814)가 닫혀 주름관(811)과 가변 부력조(803) 사이의 외부수압을 차단시키고, 중간 솔레노이드 밸브(804)는 가변 부력조(803)와의 사이에 외부수압이 미치지 못하도록 되며,
   상기 가변부력 발생조 하부에 비어 있는 공간을 형성하며, 솔레노이드 밸브의 수차단과 가변부력 발생조의 음압형성에 의해 압력이 작용하는 면적을 달리하여 부력조의 상, 하 운동을 유발하고 이를 통해 동력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 친환경 에너지 발생장치.
3. 외부통 내에 부력조가 설치되고, 상기 부력조 하부에 하부공간부가 형성되고, 상기 부력조의 상부에는 상부공간부가 형성되며, 상기 상부공간부의 하부와 상기 부력조의 하부에는 전자석이 설치되며, 부력조(502)가 상승하여 하강하려는 상태로 상부 근접센서(505)의 신호에 의해 전자석(506)에 전류가 인가되면, 부력조(502) 상판과 하부판에 밀착하는 과정에 배수가 되면서 밸로우즈(510) 및 패킹(509)가 압착되며,
   상기 부력조 상, 하부에 비어 있는 공간부와 주름관과 주름관 사이에 공압이나 수압을 인가하고 전자석의 척력과 밸로우즈 및 패킹에 의해 부력조 상부와 하부에 음압을 발생시키거나 해제하고, 솔레노이드 밸브의 차단기능에 의해 부력조 상부와 하부의 유체압력을 교대로 작용하게 하여 동력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 친환경 에너지 발생장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서, 상기 부력조, 가변부력조,가변부력 발생조, 상, 하부에 밸브, 밸로우즈 패킹를 이용하여 음압을 걸어 외부 유체의 압력이 작용하게 하거나 미치지 못하게 하여 상,하 로 작동하게 하여 동력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 친환경 에너지 발생장치.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서, 생산되는 에너지를 링크 체인을 왕복 운동하게 하면서 체인의 양측에 서로 반데 방향으로 회전하는 일방향 클러치를 설치하여 발전기를 한 방향으로 돌려 전력과 동력을 생산하는 것을 특징으로 하는 친환경 에너지 발생장치.
6. 외부통과 부력조, 격벽조를 방사형으로 다수를 형성하고, 중심부에 유체 통과 부분을 형성하고 압력센서에 의해 작동하는 솔레노이드밸브 스파이럴 스프링내장 와이어 드럼, 일방향 클러치, 격벽조에 유체를 공급하는 배관, 압력펌프, 유체클러치와, 이 요소들의 기능과 역활에 의해 유체의 이동을 유발하여 무게중심의 불균형으로 회전하게 하고 샤프트와 외부통 전체의 회전력을 발전이나 동력원으로 이용하는 것을 특징으로 하는 친환경 에너지 발생장치.
7. 실린더 내장형 에너지 발생장치의 중요 구성인 유체가 수용되어 있는 원형의 구조물 내에 부력체, 웨이트, 주름관, 링크, 링크 스톱퍼, 주름관 가이드, 격막판, 보조격막판을 설치하고 이 요소들의 기능과 유기적인 역활에 의해 작동하는 단계; 실린더가 상승할 때에는 유체 내에 에어 공간을 최대한 확보하고, 하강할 때에는 에어 공간을 최소한 줄이며 실린더를 중심 쪽으로 이동하게 하고 상승할 때에는 외측으로 이동시켜 상승구간과 하강구간의 유체의 양의 차이를 도출하고 유체의 무게차이로 회전하게 하고 압력을 인가하여 회전력을 증가시키고 샤프트를 돌려 전력과 동력을 생산하는 것을 특징으로 하는 친환경 에너지 발생장치.
8. 수레바퀴 형태의 회전체, 고정실린더, 회전실린더, 웨이트, 캠가이드, 롤러캠, 호스를 설치하고 이들을 작동시켜며;
   캠과 캠가이드를 이용하여 적은 힘으로 회전 실리더를 돌리고 각각의 실린더가 항상 정해진 위치에서 동일한 작동을 하게 하고, 중력에 의해 하강하는 웨이트의 무게로 인해 고정실린더의 웨이트를 하강할 때는 중심에서 멀어지게 하고 상승할 때는 가까워지게 하여 좌측과 우측 웨이트의 무게가 샤프트로 부터 작용하는 거리를 달리하여 지속적으로 동력을 생산하는 것을 특징으로 하는 친환경 에너지 발생장치.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 수레바퀴 형태의 회전체, 고정실린더, 회전실린더, 웨이트, 원형 랙기어와 피니언, 호스를 설치하고 이들을 작동시켜며;
   원형 랙기어와 피니언을 이용하여 적은 힘으로 회전 실리더를 돌리고 각각의 실린더가 항상 정해진 위치에서 동일한 작동을 하게 하고, 중력에 의해 하강하는 웨이트의 무게로 인해 고정실린더의 웨이트를 하강할 때는 중심에서 멀어지게 하고 상승할 때는 가까워지게 하여 좌측과 우측 웨이트의 무게가 샤프트로 부터 작용하는 거리를 달리하여 지속적으로 동력을 생산하는 것을 특징으로 하는 친환경 에너지 발생장치.

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