KR20130023453A

KR20130023453A - 인위적으로 물체의 위치 에너지를 변동시켜 생성된 위치 에너지를 이용하는 중력발전기

Info

Publication number: KR20130023453A
Application number: KR1020110086220A
Authority: KR
Inventors: 이규성; 이규원
Original assignee: 이규성; 이규원
Priority date: 2011-08-29
Filing date: 2011-08-29
Publication date: 2013-03-08

Abstract

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Description

인위적으로 물체의 위치 에너지를 변동시켜 생성된 위치 에너지를 이용하는 중력발전기{omitted}

본 발명은 물체의 위치 에너지를 이용하여 전기를 생산하는 발전기로 강제적인 물체의 위치 이동식 중력 발전기에 관한 것이다.

전기를 생산하는 발전 방식은 석탄, 석유 등 화석 연료를 이용해서 하는 방식과 물, 바람을 이용해서 하는 방식으로 나누워 지는데 사람이 노동으로 전기를 생산하고 이를 실생활에 이용하는 발전 방식은 제공되지 않고 있는 실정이다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 시스템상 물체 에너지 하부 보관함에 저장돼있는 물체 에너지를 사람의 힘을 이용, 상부 물체 에너지 상부 보관함 속에 순차적으로 다수개 이동 시키고, 상기 상부 물체 에너지의 순차적인 낙하에 의한 위치 에너지의 변환을 이용하여 전기 에너지를 생성시키는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 적정량의 전기를 생산하기 위한 도구로 다수개의 둥근 쇠구슬 등 개별 단위로 나누워 질 수 있고, 독립적으로 구성된 물체로서 하부 보관함에 보관하고, 상기 하부 보관함의 물체를 상부 보관함으로 이동시키는 수단인 자전거, 수동 윈치, 지렛대, 움직 도르래, 로프를 구비하고, 상부 보관함에 보관된 물체를 하부 보관함으로 이송시키는 하강 운동을 동력으로 변환시키는 수단인 로프 양쪽 끝단에 바가지를 구비하고, 상기 바가지 내부로 추락하는 물체의 중력으로 실린더(피스톤)를 가압, 상기 실린더(피스톤)의 상하 운동으로부터 회전력을 생산하는 회전축을 포함한 회전자, 이를 적정 속도로 변환하는 증속기와 기동 제동 및 운용 효율성 향상을 위한 제어장치;를 포함하는 것을 특징으로 하고, 또한 발전기 및 안전된 전력을 공급토록 하는 전력 안정화 장치로 구성된다.

상기 구성의 작동 방법을 설명하면, 하부 보관함의 물체를 상부 보관함 상부에 설치된 움직 도르래를 타고 내려온 로프 끝단에 매어져 있는 바가지에 담고 자전거, 수동윈치, 지렛대를 작동하면 상기 로프 타측 끝단에 매어져 있는 회전축이 회전하고 상기 로프가 감기면서 물체가 담긴 바가지는 상승한다. 계속된 폐달 작동에 의해 물체가 상부 보관함에 옮겨지는 제1단계; 상기 1단계의 작업은 움직 도르래를 상부 보관함 상부에 설치, 로프 끝단에 바가지를 구성하고 타측 끝단을 양손으로 잡아 당기는 당김 손잡이를 구성, 상기 손잡이를 당김으로 바가지가 상승하는 작용을 한다. 이때 도르래에는 안전을 위해 스톱 장치가 부착되어 자전거 폐달을 정지하거나 당김 손잡이를 놓아도 정지된 상태가 유지된다.

위치 변동된 물체를 상부 보관함으로부터 순차적으로 자동 인출 하부 보관함으로 이송시키는 수단인 도르래 일측 끝단에 형성된 바가지에 담으면 중력에 의해 바가지가 하부로 내려가는데 이때 바가지 밑에 있는 실린더(피스톤) 내부에 수용된 유체를 가압한다. 상기 유체는 토출관을 통해 터빈을 회전시키고 이를 적정 속도로 변환하는 증속기와 기동, 제동 및 운용 효율성을 통제하는 제어 장치에 의해 적정 속도를 유지하며 물체가 하강하고 로프 타측 끝단에 형성된 바가지는 비례해서 상승하는 제2단계;

상기 증속기를 통한 회전이 발전기를 작동시켜 전기 에너지를 생성시키는 제3단계;

상기 생성된 전력을 저장 공급토록 하는 전력 안정화 장치 제4단계;로 구성된다.

상기 발전 방식은 물체의 무게가 주어지므로 물체 한 개당 생산되는 전기의 발전양이 산출 가능하므로 각 가정에서 소요되는 전력양을 대입하여 보관함 하부의 물체를 상부 보관함으로 옮겨야 할 일의 양이 산출 가능하다. 또한 전기 생산을 위한 노동으로 하체 운동인 자전거 타기, 상체 근력운동인 당김 손잡이 견인하기를 병행하므로 상, 하체 운동을 병행할 수 있다는 이점도 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면 사람의 노동에 의한 전력 생산이 가능해 자연보호를 할 수 있다.

도1은 본 시스템의 중력 이동 및 에너지 회수 사시도
도2는 본 발명의 실시예에 따른 중력에너지 회수 과정을 나타낸 실린더 단면도
도3은본 발명의 실시예에 따른 중력에너지 회수 과정을 나타낸 다단식 실린더의 사시도
도4는 본 발명의 실시예에 따른 가분수 구조의 다단식 실린더 사시도
도5은 본 발명의 실시예에 따른 회수된 에너지를 전기로 변환시키는 과정을 나타낸 도면
＜도면의 주요 부분에 대한 부호 설명＞
1. 움직 도르래 16. 차단 및 배출장치
2. 자전거(수동 윈치, 지렛대) 17. 바가지
3. 상부 보관함 21. 토출관
3. 하부 보관함 22. 터빈
5. 걸림턱 23. 역류방지 장치
7. 도르래 25. 보조탱크
8. 물체 26. 피스톤
11. 증속 및 제어장치 100. 실린더
12. 발전기 200. 외부 실린더
14. 로프 210. 물체 토출구

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

사람이 인력으로 물체를 이동시켜 추락하는 중력을 기계적으로 제어, 발전기를 가동시키는 시스템이고, 물체의 상방 이동은 사람이 통제하는 동물의 견인력, 수동 윈치, 지렛대, 자전거 등으로 대체할 수도 있는 시스템이다.

도1은 물체(둥근 쇠구슬)의 위치 에너지 변동 방법으로 상부 보관함(3) 상부에 설치된 움직 도르래(1)을 경유하여 하부에서 작동하는 다단식 기어 자전거, 수동윈치, 지렛대(2)에 결속된 로프(14), 상기 로프(14) 타측 끝에 결속된 바가지(17), 하부 보관함(3') 내부에 수용된 물체(8)로 구성하고, 상기 바가지에 물체를 담고 다단식 기어 자전거, 수동윈치, 지렛대(2)을 작동시키면 로프(14)를 당기면서 타측 끝단에 바가지를 위쪽으로 견인한다. 상부로 견인되는 바가지는 상부 보관함 상부에서 아래쪽으로 돌출된 걸림턱(5)에 걸려 내부에 수용된 물체(둥근 쇠구슬)를 상부 보관함에 배출한다.

또한 물체(둥근 쇠구슬)의 위치 에너지 변동 방법으로 상부 보관함(3) 상부에 설치된 움직 도르래(1')를 경유하여 하부로 내려진 로프(14')을 당김 손잡이(9)에 결속, 상기 로프(14') 타측 끝에 결속된 바가지(17'), 하부 보관함(3') 내부에 수용된 물체(8)로 구성하고, 상기 바가지에 물체를 담고 당김 손잡이를 아래로 당기는 연속된 동작을 반복하면서 타측 끝단에 결속된 바가지를 위쪽으로 견인한다. 상부로 견인된 바가지는 상부 보관함 상부에서 아래쪽으로 돌출된 걸림턱(5')에 걸려 내부에 수용된 물체를 상부 보관함에 배출한다.

또한 상기 움직 도르래(1) 일 측면에 안전을 위해 스톱 장치가 부착되어 자전거 폐달을 정지하거나, 당김 손잡이를 놓아도 정지된 상태가 유지된다.

또한 상기 당김 손잡이(9)는 당길 때는 핀이 오므려들고 당기는 힘을 빼면 핀이 원위치로 돌아가는 장치가 부착된다.

또한 상기 밧줄에 결속된바가지(17, 17') 하방복귀 과정은 바가지의 무게를 이용하는 방법과 움직 도르래 스톱 장치 해치용 당김 줄을 두고, 바가지 하부에 원위치 당김줄을 결속하고 상기 줄을 당김으로 복귀 과정이 원활이 이루어진다.

상기 상부 보관함에 수용된 물체(둥근 쇠구슬)는 순차적으로 배출관을 통해 설정된 단위로 배출된다. 상기 배출관에는 물체 배출 및 다음 물체 차단수단(16)이 구비된다. 상기 차단수단(16)은 다수개의 차단 핀(18)이 구비되고, 상기 차단 핀(18)의 작동은 설정된 순서에 의해 모타(19)(19')(19")의 정회전, 역회전 작동으로 핀(18)이 들어가고 나가는 작동이 이루어진다. 돌출부가 형성된 바가지(20)의 상승으로 바가지 돌출부가 차단수단(16) 저면에 형성된 스위치(50)을 밀면서 작동된다. 이때 관 상부에 수용된 물체의 추락은 방지하면서 수용된 물체(8)가 설정된 단위만큼 만 나오는 구조이다. 또한 도2는 추락 에너지 회수 방법에 관한 것으로 상기 바가지(20)에 물체를 담으면 피스톤(26)의 상부를 물체의 무게만큼 하방으로 가압 하므로 실린더(A) 내에 수용된 유체가 압력을 받아 토출관(21)을 통해 터빈(22)을 회전시키면서 보조 탱크(B')로 이동한다.

상기 보조탱크(B')에 들어온 유체는 역류방지 장치(23)를 통해 실린더(A')로 이동, 이때 유체의 압력과 터빈의 회전속도 및 힘의 세기는 토출관(21)의 내경의 크기를 조정함으로 설정 가능하다.

또한 물의 수평 원리에 입각해 실린더(A)의 높이는 실린더(A')의 높이와 같고, 보조탱크(B)의 높이는 보조탱크(B')의 높이와 같으며 보조탱크(B)의 높이가 실린더(A)의 높이보다 더 높은 구조이다.

상기 실린더(A)로 이동한 유체의 양이 적정 높이에 도달하면 상부 보관함의 물체가 바가지(20)에 이송되고 동시에 타측 바가지(20')의 물체는 이탈되므로 실린더(A) 내부에 수용된 유체에 하방 압력이 가해지면서 하부에 형성된 역류방지 장치(23)가 닫히고 유체는 토출관(21)을 통해 터빈(22)를 회전시키면서 보조탱크(B')로 이동한다.

또한 상기 실린더(A)(A')의 상부 가압 피스톤(26)(26')의 수직 길이는 실린더(A)(A')의 수직 길이보다 같거나 더 긴 구조이며, 상부에 바가지를 일체로 결속하고, 상기 피스톤(26)(26')의 측면 외부에 베어링(220)을 구비한 외부 실린더(200)를 미끄러지며 내려와 실린더(A)(A') 내부에 수용된 유체를 가압한다. 또한 설정된 하방 위치에 도달하면 바가지(20) 일측면 문이 개방되면서 안에 담겨진 물체가 이탈된다.

이때 상기 외부 실린더(200) 일면에 개구된 물체 토출구(210)을 통해 물체가 하부 물체 보관함으로 낙하한다.

또한 도3은 추락에너지 회수 방법에 관한 것으로 상기 바가지(20)에 물체를 담으면 실린더(100)의 상부를 물체의 무게만큼 하방으로 가압 하므로 실린더(100)내에 수용된 유체가 압력을 받아 토출관(21)을 통해 터빈(22)을 회전 시키면서 보조 탱크(25')로 이동한다.

상기 보조탱크(25')에 들어온 유체는 역류방지 장치를 통해 실린더(100')로 이동, 이때 유체의 압력과 터빈의 회전속도 및 힘의 세기는 토출관(21)의 내경의 크기를 조정함으로 설정 가능하다,

또한 물의 수평 원리에 압각해 실린더(100)의 높이는 실린더(100')의 높의와 같고, 보조탱크(25)의 높이는 보조탱크(25')의 높이와 같으며 보조탱크(25)의 높이가 실린더(100)의 높이보다 더 높은 구조이다.

상기 실린더(100)로 이동한 유체의 양이 적정 높이에 도달하면 상부 보관함의 물체가 바가지(20)에 이송되고 동시에 타측 바가지(20')의 물체는 이탈 되므로 실린더(100) 내부에 수용된 유체에 하방 압력이 가해지면서 하부에 형성된 역류방지 장치가 닫히고 유체는 토출관(21)을 통해 터빈(22)를 회전시키면서 보조탱크(25')로 이동한다.

또한 도4는 추락에너지 회수에 관한 것으로 실린더(100) 상부에 바가지를 일체로 결속하고, 상기 실린더(100)(100')의 측면 외부에 베어링(220)을 구비한 외부 실린더(200)을 미끄러지며 내려와 실린더(100)(100') 내부에 수용된 유체를 가압한다.

또한 설정된 하방 위치에 도달하면 바가지(20) 일측면 문이 개방되면서 안에 담겨진 물체가 이탈된다. 이때 상기 외부 실린더(200) 일면에 개구된 물체 토출구(210)을 통해 물체가 하부 물체 보관함으로 낙하한다.

또한 상기 실린더의 구조는 다단식 구조이며, 상부단의 지름이 하부단의 지름보다 더 큰 구조로 구성된 것을 특징으론 한다.

또한 상기 추락 에너지의 회수 방법은 이에 국한하는 것이 아니고 통상적으로 직선 운동을 회전 운동으로 변환시키는 방법인 다수 기어의 조합으로 이루어 질 수 있음은 당연한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 다단식 기어 자전거, 수동 윈치, 지렛대, 움직 도르래를 이용 사람, 동물의 노동으로 물체를 위치 변경시켜 위치 에너지를 생성시키고, 하강하는 중력을 기계적으로 변경 발전기를 구동함으로 전기 생산이 가능하다. 또한 본 발명은 물체를 반복 사용하므로 사용 경비가 경미한 뿐만 아니라 체력단련 및 자연보호의 효과도 있다.

이와 같이 본 발명의 권리는 상기 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구 범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구 범위에 기재된 권리 범위 내에서 다양한 변형을 할 수 있다는 것은 자명하다.

Claims

사람의 인력, 동물의 견인력, 수동으로 작동하는 기계력을 이용해 물체의 중력 에너지를 상부로 강제 이동 후 추락시켜 생성되는 중력 에너지를, 기계를 이용 회전 에너지로 변경시켜 전기 에너지로 변환하는 원리로 에너지 원인 물체의 손실 내지는 변형없이 작동하는 중력 발전 시스템에 있어서
물체를 상부 보관함으로 이동시키는 단계;
물체를 추락시켜 위치 에너지를 생성시키는 단계;
추락 중력 에너지를 실린더 내부에 수용된 유체를 이용, 회전 에너지로 변경하는 기계장치 단계;
회전 에너지를 증속 및 제어하는 기어박스 단계;
증속 및 제어 장치에 의해 발전하는 발전기 단계;
발전기에서 생성된 전기를 축전 및 이송시키는 단계; 및 전기 안정화 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 중력 발전 시스템
사람의 인력, 동물의 견인력, 수동으로 작동하는 기계력을 이용해 물체의 중력 에너지를 상부로 강제 이동 후 추락시켜 생성되는 중력 에너지를, 기계를 이용 회전 에너지로 변경시켜 전기 에너지로 변환하는 원리로 에너지 원인 물체의 손실 내지는 변형없이 작동하는 중력 발전 시스템에 있어서
물체를 수용하고 하락하는 바가지를 뒤집어 엎도록 내측 하부에서 상부로 돌출부를 형성한 하부 보관함과;
물체를 수용하고 상승하는 바가지를 뒤집어 엎도록 내측 상부에서 하부로 돌출부를 형성한 상부 보관함과;
상기 하부 보관함 내에 수용된 물체를 상부 보관함으로 이동시키도록 마련된 로프에 결속된 바가지와;
상기 로프에 결속된 바가지 및 물체의 무게를 분산시켜 주는 상부 보관함 상부에 형성된 움직 도르래와;
상기 상부 보관함 하부로 설정된 수량만큼 물체 이탈을 허용하는 차단 및 배출 수단과;
상기 하부로 이동되는 물체를 담는 바가지를 양 끝단에 결속하고, 상부 보관함 하부 중앙에 설치된 도로래를 경유해서 내려진 로프와;
상기 물체가 담긴 바가지가 가압하는 피스톤과; 실린더 내부에 수용된 유체와;
상기 실린더 내측 하부 일 측면에 설치된 역류방지 장치와, 가압된 유체가 빠져 나가는 토출관과;
상기 토출되는 유체의 압력으로 회전하는 터빈과;
상기 터빈의 회전에 의해 회전하는 회전축이 내장되는 플렛폼·타워 일체형 모듈
상기 타워 내부에 설치되는 증속기 및 제어장치;
상기 타워 내부에 설치되는 발전기;
상기 타워 내부에 설치되는 전력 안정화 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 중력 발전 시스템
청구항 2항에 있어서
실린더(A)의 높이는 실린더(A')의 높이와 같고, 보조 탱크(B)의 높이는 보조탱크(B')의 높이와 같으며 보조탱크(B)의 높이가 실린더(A)의 높이보다 더 높은 구조인 것을 특징으로 하는 중력 발전 시스템
청구항 2항에 있어서
실린더 내부에 수용된 유체가 물인 것을 특징으로 하는 중력 발전 시스템
청구항 2항에 있어서
실린더 내부에 수용된 유체가 기름인 것을 특징으로 하는 중력 발전 시스템
청구항 2항에 있어서
물체를 담아 하부로 추락하는 바가지의 직선 운동을 회전 운동으로 변경하는 기어의 조합으로 구성된 것을 특징으로 하는 중력 발전 시스템
청구항 1내지 2항에 있어서
무게 중력을 만드는 물체가 물인 것을 특징으로 하는 중력 발전 시스템
청구항 1항 내지 2항에 있어서
무게 중력을 만드는 물체가 낱개 단위로 분리돼 독립된 고체인 것을 특징으로 하는 중력 발전 시스템
청구항 1항 내지 2항에 있어서
상기 중력 발전 시스템은 단계별, 블록으로 제작하여 수직 방향을 따라 조립 완성하는 방식을 특징으로 하는 중력 발전 시스템
청구항 2항에 있어서
상기 터빈 날개의 중앙을 격벽으로 분리, 날개를 좌, 우로 형성하고;
상기 터빈은 피스톤(26)(26')의 연속적인 운동에 의해 이루어 지는 날개의 회전이 일 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 중력 발전 시스템
청구항 1항 내지 2항에 있어서
상기 상부 보관함 상부에 설치되는 움직 도르래가 2개 이상 설치되어 견인 방법을 다양화 할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 중력 발전 시스템
청구항 1항 내지 2항에 있어서
상기 하부 보관함 및 상부 보관함 저면에 물체가 바가지에서 추락할 때 발생하는 소음 및 충격을 흡수하는 구조물이 형성된 것을 특징으로 하는 중력 발전 시스템
제 2항에 있어서
상기 유체 토출관 말단부에 유체의 토출량을 조절하는 밸브가 형성된 것을 특징으로 하는 중력 발전 시스템
상기 청구항 2항에 있어서
피스톤의 수직 길이가 실린더의 수직 길이보다 같거나 더 긴 것을 특징으로 하는 중력 발전 시스템
상기 청구항 2항에 있어서
실린더 상부가 바가지 하부에 결속된 다단식 실린더;
상기 실린더 상부에 결속된 바가지에 물체가 유입될 때, 로프가 타측 바가지를 상방으로 당겨 타측 실린더 각 단이 상방으로 펴지는 구조인 것을 특징으로 하는 중력 발전 시스템
상기 청구항 15항에 있어서
실린더 구조는 다단식 구조이며,
상부단의 지름이 하부단의 지름보다 더 큰 구조로 구성된 것을 특징으로 하는 중력 발전 시스템
청구항 2항 내지 청구항 16항에 있어서
상기 유체를 수용한 실린더 상부를 가압하는 피스톤 외부에 베어링을 구비한 외부 실린더와;
상기 외부 실린더 일면에 개구된 물체 토출구를 구비한 실린더 구성을 특징으로 하는 중력 발전 시스템
언덕에 올라간 차량의 중량을 이용하여 물체의 중력 에너지를 상부로 강제 이동 후 추락시켜 생성되는 중력 에너지를 기계를 이용, 회전 에너지로 변경시켜 전기 에너지로 변환하는 원리로 에너지 원인 물체의 손실 내지는 변형 없이 작동하는 중력 발전 시스템에 있어서
언덕 꼭대기에서 수직으로 저면 바닥까지 타워를 설치하는 단계;
상기 타워 상부 도르래를 경유하여 내려온 로프 일측에 차량이 들어가 차량의 중량을 추락 에너지로 만드는 차량 차고 룸(바가지), 상기 로프 타측에 물체를 담아 상부 물체 보관함으로 이동시키는 바가지와, 상부 보관함에 수용된 물체를 배출하는 차단 및 배출 수단과;
상기 배출된 물체를 하부 보관함으로 이동시키는 바가지와;
상기 하부로 추락하는 물체를 담는 바가지를 양 끝단에 결속하고, 상부 보관함 하부 중앙에 설치된 도르래를 경유해서 내려진 로프와;
상기 물체가 담긴 바가지가 가압하는 피스톤과; 실린더 내부에 수용된 유체와;
상기 실린더 내측 하부 일 측면에 설치된 역류방지 장치와; 가압된 유체가 빠져 나가는 토출관과;
상기 토출되는 유체의 압력으로 회전하는 터빈과;
상기 터빈의 회전에 의해 회전하는 회전축이 내장되는 타워 일체형 모듈
상기 타워 내부에 설치되는 증속기 및 제어장치;
상기 타워 내부에 설치되는 발전기;
상기 타워 내부에 설치되는 전력 안정화 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 중력 발전 시스템
청구항 18항에 있어서
상기 차량 차고 룸(바가지)를 결속한 로프 타측에 물체를 상부로 이동시키는 바가지;
상기 바가지와 바가지 사이에 로프의 이동 속도를 설정된 속도로 움직이게 제어하는 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 중력 발전 시스템