KR20120132747A

KR20120132747A - 기포를 이용한 발전장치

Info

Publication number: KR20120132747A
Application number: KR1020110051057A
Authority: KR
Inventors: 김기우; 조규원
Original assignee: 주식회사 지산제이에스테크노
Priority date: 2011-05-30
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2012-12-10

Abstract

본 발명은 유체가 충입된 탱크의 내부에 복수개의 회전부재를 직렬 및 병렬로 설치하고, 탱크의 하부로부터 공급되는 기포에 의해서 회전되는 회전부재의 회전력으로 전기를 발생시켜 에너지를 얻을 수 있는 기포를 이용한 발전장치에 관한 것으로서, 그 특징적인 구성은 내부에 유체가 충입되고 저면에는 기포가 분출되는 노즐(11)이 설치된 수조(10); 상기 노즐(11)을 통하여 분출되는 기포를 발생시키는 기포 발생장치(70); 상기 노즐(11)에서 분출되는 기포를 수용하도록 중앙부는 상부로 향하고 둘레부는 하부로 향하는 만곡형상으로 이루어지며 일측에는 회전암(21)이 설치된 버켓(20); 상기 회전암(21)이 상승하는 방향으로만 회전되도록 일방향 클러치(31)를 매개로 설치된 지지축(30); 상기 지지축(30)의 회전력에 의해서 전기를 발생시키도록 수조(10)의 외부에 설치된 발전장치(40); 상기 발전장치(40)에서 발생되는 전기를 저장하는 축전지(50)로 구성된 것이다.

Description

기포를 이용한 발전장치{Using bubble generator}

본 발명은 기포를 이용한 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유체가 충입된 탱크의 내부에 복수개의 회전부재를 직렬 및 병렬로 설치하고, 탱크의 하부로부터 공급되는 기포에 의해서 회전되는 회전부재의 회전력으로 전기를 발생시켜 에너지를 얻을 수 있는 기포를 이용한 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 발전동력을 얻기 위해서는 외부의 에너지에 의해서 임펠러를 회전시켜 동력을 얻게 되어 있으며 상기 유체에너지는 물에너지를 이용한 수력발전이나 열기관에 의한 증기를 이용한 화력발전 및 원자력을 이용한 발전설비 등이 널리 사용되고 있다.

상기 수력발전은 물의 낙하에너지를 이용한 것으로서, 높은 곳에서 낮은 곳으로 떨어지는 물의 힘을 이용하여 임펠러를 회전시키는 것이다.

따라서, 수력을 이용하기 위해서는 별도의 설비를 설치하여야 하며, 그 대표적인 설비로서 댐을 이용하고 있다.

이러한 댐은 자연에너지인 수력을 이용하는 것으로서, 어느 정도 효과가 있지만, 수력을 위한 물을 저장하기 위한 댐 공사로 인하여 자연 생태계의 파손은 물론 댐이 파괴될 경우에는 대 재앙이 발생되는 문제점이 있다.

한편, 화력발전은 별도의 에너지를 이용하여 증기를 발생시키고, 그 증기를 이용하는 것으로서, 증기를 발생시키기 위한 에너지의 대부분이 열 에너지로 방출되므로 효율이 낮은 단점이 있다.

특히 화석에너지는 매장량이 한계가 있는 것으로서, 시간이 경과됨에 따라서 운전을 위한 비용이 증가되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 원자력 발전을 하는 경우도 있으나, 원자력 발전의 경우에는 수력 및 화력 발전에 비해서 효율은 높지만 방사능 등의 누출시 사람 및 자연환경을 파괴하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 유체가 충입된 수조의 하부로 공급되는 기포를 이용하여 직/병렬로 배열된 복수개의 버켓의 동작으로 회전축을 회전시켜 전기를 발생시킬 수 있는 기포를 이용한 발전장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 의한 기포를 이용한 발전장치는 내부에 유체가 충입되고 저면에는 기포가 분출되는 노즐이 설치된 수조; 상기 노즐을 통하여 분출되는 기포를 발생시키는 기포 발생장치; 상기 노즐에서 분출되는 기포를 수용하도록 중앙부는 상부로 향하고 둘레부는 하부로 향하는 만곡형상으로 이루어지며 일측에는 회전암이 설치된 버켓; 상기 회전암이 회전 가능하도록 지지되고 양 단부는 수조의 측면에 설치된 지지축; 상기 회전암의 단부에 연결암을 매개로 설치된 구동기어; 상기 구동기어와 기어 결합되는 종동기어; 상기 종동기어가 일방향으로만 회전되도록 일방향 클러치를 매개로 설치된 회전축; 상기 회전축의 회전력에 의해서 전기를 발생시키도록 수조의 외부에 설치된 발전장치; 상기 발전장치에서 발생되는 전기를 저장하는 축전지로 구성된 것이다.

또한 본 발명의 노즐은 적어도 2개 이상 복수개가 설치되고, 상기 노즐의 상측에는 버켓이 각각 더 설치된 것이다.

또한 본 발명은 수조의 측면에는 버켓의 위치를 감지하는 센서가 설치되고, 상기 노즐에 기포를 공급하는 연결관에는 센서의 감지신호에 의해서 작동되어 기포를 공급 및 차단하는 밸브가 더 설치된 것이다.

또한 본 발명은 버켓이 설치된 지지축과, 회전축은 수조의 내부에 다단으로 설치된 것이다.

또한 본 발명은 상기 수조의 상부로 모아진 공기가 배출되게 수소의 상면에 설치된 배기관; 상기 배기관을 통하여 배기되는 공기에 의해서 회전되도록 배기관에 설치된 회전팬); 상기 회전팬에 연결되어 회전팬의 회전력에 의해서 전기를 발생시키는 보조 발전장치를 포함하여서 된 것이다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 수조 저부를 통하여 공급되는 기포의 부력에 의해서 회전되는 복수개의 버켓의 회전력을 이용하여 발전장치를 작동시킴은 물론, 상기 수조의 내부에 버켓을 다단으로 설치하여 기포의 부력을 연속적으로 이용할 수 있게 되므로 발전장치의 효율을 극대화 시킬 수 있는 특유의 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 발전장치를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 발전장치를 나타낸 정 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 발전장치를 나타낸 측 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 발전장치의 작동상태를 나타낸 정 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 발전장치의 작동상태를 나타낸 측 단면도.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 발전장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 발전장치를 나타낸 정 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 발전장치를 나타낸 측 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 발전장치의 작동상태를 나타낸 정 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 발전장치의 작동상태를 나타낸 측 단면도이다.

여기에서 참조되는 바와 같이 내부에 유체가 충입되는 수조(10)가 마련되어 있되, 그 수조는 육면체 형상으로 형성되어 있고, 상부는 개방되거나 차단되어 있는 것도 가능하며, 개방된 경우에는 별도의 커버(도면 미도시)를 설치하는 것이 바람직하고, 차단된 경우에는 내부의 압력이 대기압을 유지할 수 있도록 별도의 배기관(12)을 설치하는 것이 바람직하다.

이때에는 배기관(12)의 내부에 회전팬(101)을 설치하고 상기 회전팬(101)에는 그 회전팬(101)의 회전력을 이용하여 전기를 발생시키는 보조 발전장치(100)를 설치하는 것이다.

상기 수조(10)의 저면에는 노즐(11)이 설치되어 있고, 상기 노즐(11)은 기포를 발생하는 기포 발생장치(70)와 연결관(71)을 매개로 연결되어 있다.

한편, 상기 수조(10)의 내부에는 노즐(11)에서 분출되는 기포를 수용하도록 중앙부는 상부로 향하고 둘레부는 하부로 향하는 만곡형상으로 이루어는 버켓(20)이 마련되어 있되, 그 버켓(20)의 일측에는 회전암(21)이 설치되어 있고, 그 회전암(21)의 단부는 수조(10)의 내부에 설치된 지지축(30)에 회전 가능하게 설치되어 있다.

그리고 상기 회전암(21)의 단부에는 연결암(22)이 설치되어 있고, 그 연결암(22)의 단부에는 구동기어(80)가 설치되어 있다.

상기 구동기어(80)에는 종동기어(81)가 기어 결합되어 있고, 그 종동기어(81)는 회전축(90)에 설치되어 있되, 상기 회전축(90)과 종동기어(81)의 사이에는 종동기어(81)의 회전력이 일 방향으로만 전달될 수 있도록 일방향 클러치(91)가 설치되어 있다.

한편, 회전축(90)의 단부는 수조(10)의 외부로 노출되게 설치되어 있고, 그 회전축(90)의 단부에는 회전축(90)의 회전력에 의해서 전기를 발생시키기 위한 발전장치(40)가 설치되어 있다.

그리고, 상기 발전장치(40)에는 전기를 저장하는 축전지(50)가 전선(51)으로 연결되어 있다.

또한 상기 노즐(11)은 2개 이상 복수개를 설치할 수도 있고, 가장 바람직하게는 버켓(20)의 회전각도에 따라서 설치 갯수를 정하는 것이다.

즉, 복수개의 버켓(20)이 각각 1번 작동시 회전축(90)을 1회전 시킬 수 있도록 하는 것으로서, 상기 버켓(20)의 회전각도가 45도 일 경우에는 8개를 설치하는 것이고, 버켓(20)의 회전각도가 30도 일 경우에는 12개를 설치하는 것이다.

상기 노즐(11)을 통하여 공급되는 기포의 손실을 방지하기 위하여 수조(10)의 측면에 버켓(20)의 위치를 감지하는 센서(60)를 설치하고 연결관(71)에는 센서(60)의 감지신호에 의해서 작동되는 밸브(61)를 설치하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 버켓(20)이 설치된 지지축(30)은 수조(10)의 내부에 1개를 설치할 수도 있지만 기포의 부력을 효과적으로 활용하기 위해서 적어도 2개 이상 복수개를 다단으로 설치하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 기포를 이용한 발전장치의 작동상태를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 기포가 공급되지 않을 경우에는 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 복수개의 버켓(20)은 수평 상태를 유지하게 되는 것이며 각 센서(60)는 버켓(20)이 수평 상태를 감지하게 되므로 연결관(71)에 설치된 밸브(61)를 개방 시키게 된다.

이러한 상태에서 기포 발생장치(70)를 작동시키면, 그 기포 발생장치(70)에서 발생된 기포는 밸브(61)가 개방된 연결관(71)을 통하여 노즐(11)로 공급되고 상기 노즐(11)로 공급된 기포는 유체가 충입된 수조(10)의 저부로 분출된다.

이와 같이 분출된 기포는 최 하단에 설치된 버켓(20)의 내부로 모아지는 것이고, 그 기포의 부력에 의해서 버켓(20) 및 그 버켓(20)에 설치된 회전암(21)은 지지축(30)을 중심으로 회전하는 것이다.

이때 센서(60)는 버켓(20)의 회전을 감지하게 되므로 기포의 공급을 차단할 수 있도록 밸브(61)를 닫는 것이다.

상기 회전암(21)이 지지축(30)을 기점으로 회전되면 회전암(21)의 단부에 연결암(22)을 매개로 설치된 구동기어(80)가 함께 회전되는 것이고, 그 구동기어(80)의 회전력은 종동기어(81)로 전달된다.

상기 종동기어(81)로 전달된 회전력은 회전축(90)으로 전달되고, 그 회전축(90)의 회전력에 의해서 발전장치(40)가 동작된다.

한편, 상기 버켓(20)이 회전되면 그 내부에 모아진 기포는 버켓(20)으로부터 인출되어 상부로 이동되며 이때 상측에 위치된 버켓(20)의 내부에 모아지는 것이다.

그리고 상기 지지축(30)에는 복수개의 버켓(20)이 설치되어 있는 것으로서, 노즐(11)을 통하여 공급되는 기포에 의해서 순차적으로 회전되는 것이다

상기와 같이 기포가 버켓(20)에서 인출되면 그 버켓(20)은 자중에 의해서 초기상태 즉, 수평상태를 유지하는 것이며, 이때 발생되는 버켓(20)의 회전력은 일방향 클러치(91)에 의해서 회전축(90)으로 전달되지 않는 것이다.

그리고, 버켓(20)이 초기상태로 복귀됨을 센서(60)가 감지하면 밸브(61)를 개방시키는 것이다.

한편, 도면에 나타낸 바와 같이 8개의 버켓(20)이 설치된 경우에는 각 버켓(20)이 1번 작동될 때 지지축(30)은 45도씩 회전하게 되므로 순차적으로 작동되는 버켓(20)에 의해서 연속적으로 회전하는 것이다.

또한, 최 하단에 설치된 회전축(90)을 회전시킨 기포는 그 상단에 설치된 버켓(20)에 모아지게 되므로 상술한 바와 같이 회전축(90)을 각각 45도씩 회전시키는 것으로서, 다단으로 설치된 회전축(90)을 각각 회전시키는 것이다.

이와 같이 회전되는 회전축(90)에는 발전장치(40)가 각각 설치되어 있으므로 상기 발전장치(40)가 작동되어 전기가 발생되고, 이때 발생된 전기는 축전지(50)에 축전된다.

따라서, 축전지에 축전된 전기는 목적지로 공급하여 사용하게 되는 것이다.

한편, 다단으로 설치된 버켓(20)을 회전시킨 기포는 수조(10)의 상부에 설치된 배기관(12)을 통하여 대기로 방출된다.

따라서 상기 배기관(12)에 설치된 회전팬(101)이 회전되고, 그 회전팬(101)의 회전력은 보조 발전장치(100)를 작동시키게 되는 것이므로 보조 발전장치(100)에서 발생 전기는 축전지(50)에 축전된다.

10 : 수조 11 : 노즐
12 : 배기관 20 : 버켓
21 : 회전암 22 : 연결암
30 : 지지축 40 : 발전장치
50 : 축전지 60 : 센서
61 : 밸브 70 : 기포 발생장치
80 : 구동기어 81 : 종동기어
90 : 회전축 91 : 일방향 클러치
100 : 보조 발전장치 101 : 회전팬

Claims

내부에 유체가 충입되고 저면에는 기포가 분출되는 노즐(11)이 설치된 수조(10);
상기 노즐(11)을 통하여 분출되는 기포를 발생시키는 기포 발생장치(70);
상기 노즐(11)에서 분출되는 기포를 수용하도록 중앙부는 상부로 향하고 둘레부는 하부로 향하는 만곡형상으로 이루어지며 일측에는 회전암(21)이 설치된 버켓(20);
상기 회전암(21)이 회전 가능하도록 지지되고 양 단부는 수조(10)의 측면에 설치된 지지축(30);
상기 회전암(21)의 단부에 연결암(22)을 매개로 설치된 구동기어(80);
상기 구동기어(80)와 기어 결합되는 종동기어(81);
상기 종동기어(81)가 일방향으로만 회전되도록 일방향 클러치(91)를 매개로 설치된 회전축(90);
상기 회전축(90)의 회전력에 의해서 전기를 발생시키도록 수조(10)의 외부에 설치된 발전장치(40);
상기 발전장치(40)에서 발생되는 전기를 저장하는 축전지(50)로 구성됨을 특징으로 하는 기포를 이용한 발전장치.
청구항 1에 있어서,
상기 노즐(11)은 적어도 2개 이상 복수개가 설치되고, 상기 노즐(11)의 상측에는 버켓(20)이 각각 더 설치됨을 특징으로 하는 기포를 이용한 발전장치.
청구항 1에 있어서,
상기 수조(10)의 측면에는 버켓(20)의 위치를 감지하는 센서(60)가 설치되고, 상기 노즐(11)에 기포를 공급하는 연결관(71)에는 센서(60)의 감지신호에 의해서 작동되어 기포를 공급 및 차단하는 밸브(61)가 더 설치됨을 특징으로 하는 기포를 이용한 발전장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 버켓(20)이 설치된 지지축(30)과, 회전축(90)은 수조(10)의 내부에 다단으로 설치됨을 특징으로 하는 기포를 이용한 발전장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수조(10)의 상부로 모아진 공기가 배출되게 수소(10)의 상면에 설치된 배기관(12);
상기 배기관(12)을 통하여 배기되는 공기에 의해서 회전되도록 배기관(12)에 설치된 회전팬(101);
상기 회전팬(101)에 연결되어 회전팬(101)의 회전력에 의해서 전기를 발생시키는 보조 발전장치(100)를 포함함을 특징으로 하는 기포를 이용한 발전장치.