KR20130066486A - 수위가변수단과 결합하는 발전장치 - Google Patents

Abstract

동력을 이용하여 자연력을 결합하고 활용하는 발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부동력을 이용한 수위가변수단의 작동으로 무게추의 부력과 자중에 의해 생성되는 동력을 이용하여 발전장치에 적용하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치에 관하여 개시한다.
본 발명은 내부에 액체 기둥을 수용하여 하부에서 장입되는 무게추를 부력으로 상승시킨후 상부로 배출하는 부력제공부;와, 상기 부력제공부에서 배출되는 무게추를 낙하시키며, 무게추의 낙하시 발생하는 위치에너지로부터 전력을 생산하고, 낙하한 상기 무게추를 상기 부력제공부로 재장입시키는 에너지취득부;를 포함하며,
상기 부력제공부는 상방향 관형상을 가지는 상부몸체와, 상기 상부몸체의 하단에 형성되어 상기 무게추의 상승력에 의하여 개방되며 탄성력에 의하여 폐쇄되는 수문과, 상기 수문의 하부에 형성되는 하부몸체와, 상기 하부몸체에 수용된 액체에 침지된 상태로 배치되어 부피가 가변되며 상기 부력제공부에 수용된 액체의 수위를 조절하는 수위가변수단과, 상기 하부몸체의 측면에 형성되어 상기 무게추를 유입시키는 통문을 포함한다.

Description

수위가변수단과 결합하는 발전장치{Buoyancy and gravity-fed recycling power plant}

본 발명은 동력을 이용하여 자연력을 결합하고 활용하는 발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부동력을 이용한 수위가변수단의 작동으로 무게추의 부력과 자중에 의해 생성되는 동력을 이용하여 발전장치에 적용하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 전기를 생산하는 방법으로는 화력, 수력, 원자력, 풍력, 조력, 태양력 발전 등이 있다.

화력 발전이 가장 많이 사용되는 방법이지만 대기오염 문제와 화석 연료의 고갈이라는 문제점이 있고, 원자력 발전의 경우에는 방사능 유출이라는 치명적인 위험성을 노출하고 있으며 관리가 까다로운 문제점이 있다.

여기에서 조력은 환경 오염이 없고 대규모 발전은 할 수 있지만 설치비가 많이 들고 조수 간만의 차가 큰 곳이어야 가능하고 바다가 없으면 불가능하므로 지리적 영향을 많이 받는다.

풍력은 조력에 비하여 설치가 용이하고 지리적 제약 사항이 적지만 공간적인 문제 때문에 대규모 발전이 어렵고 바람의 세기가 일정하지 않아 지속적이며 안정적인 발전을 기대하기 어렵다.

태양력의 경우 설치는 용이하지만 공간 제약 때문에 대규모 발전이 어렵고 태양이 있을 때에만 가능하므로 밤에는 발전을 할 수가 없고 비와 눈등 날씨의 영향을 많이 받는다.

따라서 제한된 자연적 요건을 극복하고 친환경적으로 전력을 생산할 수 있는 구조적 장치가 요구되고 있는 실정이다.

일반적으로 부체는 액체 내에 잠길 때에 유체 내에 잠긴 부체의 부피와 같은 부피를 갖는 액체 무게와 같은 부력을 받게 되며, 이러한 부력의 방향은 중력과 반대되는 방향이다. 예를 들어, 액체가 공급되는 실린더 내에 부체가 수용되어 있는 경우, 이러한 실린더에 물과 같은 액체를 공급할 때 부체는 부력으로 상승하게 된다. 반대로 실린더 내에 공급된 액체를 배출하는 경우 부체는 중력의 작용으로 하강하게 될 것이다. 이와 같이 실린더에 부체를 수용하고 이 실린더에 액체의 수위를 높이거나 낮출 경우 부체는 교대로 상승하게 될 것이므로 이러한 부체의 상하 운동을 유도하여 동력을 발생하게 할 수 있다.

이에 따라, 중력과 부력을 이용한 발전장치가 종래에 있었으나, 종래 부체의 부력을 이용하는 동력발생장치는 부력 발생수단인 액체의 공급을 제어하여 부체에 연속적으로 부력이 작용하도록 하고 이러한 부력의 작용에 의한 부체의 운동을 통하여 동력을 얻을 수 있도록 하였으나 그 효율이 낮다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로서,

본 발명은 자연력인 압력(측압), 부력, 중력 등을 과학적, 물리적으로 결합하여 수위가변수단과 발전장치의 작동에 이용함으로써 국가적으로 관심이 높은 자연력을 이용한 에너지 개발에 일조하고 그린환경 사업의 사업성과 국가 경쟁력을 높이고자 함이다.

수위가변수단과 결합하는 발전장치는 무(無)에서 에너지를 창조할 수 없다는 물리학의 근본 원리을 위배하는 것이 아니고 외부에서 입력되는 동력사용으로 상반되는 특성의 자연력을 결합하여 사용할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 하나의 자연력으로 동력을 생산하면 재차 해당 자연력을 만들기 위해 생산된 동력을 다시 사용하게 되어 활용할 동력이 없게 되는 것이 에너지보존법칙이다.

그러나 본 발명의 수위가변수단과 결합하는 발전장치의 동력사용은 사용된 해당 자연력을 재생산하기 위해 사용하는 것이 아니고 다수의 상반되는 자연력(부력, 중력, 압력, 측압 등)들의 특성을 활용하기 위해 연동하고 결합하는데 동력을 사용하는 것이므로 에너지 보존 법칙에 부합되며, 이러한 상반되는 자연력을 모두 이용할 수 있도록 하는 것이 본 발명의 수위가변수단과 결합하는 발전장치의 핵심 특징이다.

본 발명은 외부의 입력 없이 전력을 생산하는 것이 아니라, 수위가변수단을 통해서 외부의 동력이 입력되며, 이 동력과 부력 및 압력(측압)에 의하여 무게추가 상승하게 되고, 상승하는 무게추의 부력과 자중으로 발생하는 중력 등의 위치에너지를 이용하여 발전하는 것으로, 에너지 보존 법칙을 위배하는 것이 아니다.

다시말해, 본원발명은 외부의 동력 유입 없이 발전하는 영구기관이 아니라, 수위가변수단으로 외부동력이 공급되고, 이를 통해 발전장치가 작동하는 것이므로 에너지 보존법칙에 위배되는 것이 아니다.

외부동력 사용은 액체의 측압(자연력)과 압력(자연력), 부력(자연력)을 이용하여 소비동력을 보전하고 연동된 다른 특성을 가진 부력(자연력)과 중력(자연력)에서 새로운 동력을 생산하며 압력(자연력)을 이용하여 원상태로 되돌리는 것으로서 동력 생산을 위하여 필요한 자연력의 장점만을 선별하여 결합하는 것이 특징이다.

또한 액체 측압(압력)의 성질을 역으로 이용하여 자연력으로 활용하는 것이 상기 발전장치의 또 다른 특징이며(수위가변장치의 피스톤과 소통밸브, 배출밸브 작동 시 활용) 상기 특징으로 인해 소비 동력이 일정부분 보전되고 이후 생산되는 부력과 중력 모두를 동력으로 활용하는 발명인 것을 강조하고 있다.

본 발명은 무게추를 매개로 사용하여 무게추의 부력에 의한 상승과 자중에 의해 하강할 때 발생하는 위치에너지로부터 동력을 생산하는 것을 특징으로 하고 있다.

그리고, 무게추의 상승과 낙하 과정이 반복적으로 이루어지도록 유기적 관련과 공압의 재생산 및 재사용 구성으로 제작하여 수위가변수단과 결합하는 발전장치의 지속적 가동이 가능하도록 하는 데 있다.

또한, 부력 생성 과정에서 발생하는 공기를 별도의 부력 발전부로 연결하여 추출한 후 이를 재활용 가능하도록 함으로써 에너지 효율을 제고하는 데 있다.

부력은 자연력이므로 상승 구간을 높이기 위해 동력사용이 필요 없고 부력으로 인한 상승 높이가 높을수록 중력으로 동력 생산이 많아지게 된다.

이를 위해 통 형상의 몸체는 액체기둥 형상 또는 액체-공간-액체의 층상구조 형상으로 각각 가변되며 부력의 상승하는 높이와는 큰 관계없이 수위가변수단은 일정한 동력을 사용하여 구동되도록 하는 것이 본 발명의 핵심이다.

그리하여 액체 기둥을 일정 높이 이상으로 형성하면 생산 동력이 많아지게 되는 효과를 볼 수 있다.

또한 본 발명은 중력, 부력, 압력(측압) 등을 이용한 것으로, 태양력, 풍력, 조력 등 시간과 공간에 제한을 받는 자연력과는 달리 설치 장소에 구애 받지 않고 지상, 지하 어느 곳에서도 24시간 작동이 가능한 효과가 있다.

자연력의 에너지 존재는 절대 부정할 수 없고 이를 결합하고 활용하는 수단을 단순히 에너지 보존 법칙 위배로 간주하고 판단한다면 심각한 오류를 발생시키고 발명에 저해가 될 수 있으며 발명과 과학기술의 국가 경쟁력을 낙후 시킬 수 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 동력에 의해 수위가변수단이 작동할 때 자연력인 측압과 부력의 이용으로 소비동력 보전을 보전한다.

일반적으로 액체수위를 높이려면 모든 액체를 밀어 올려야 되는 동력이 필요하나, 본 발명의 수위가변수단은 피스톤 형식으로 통 형상 몸체 내부의 액체 속에 형성하며 피스톤 부분을 액체 속으로 유입시키면 유입된 부피만큼 액체수위가 가변되는 장치로서,

액체 중량을 밀어 올리는 것이 아니고 수용된 액체 측압이 액체 중심부 밖으로 향하는 성질(자연현상)을 역으로 이용하여 액체 측압 중심부 쪽으로 피스톤을 유입시켜 액체수위를 가변시킨다.

이를 위해 수위가변수단은,

유입되는 피스톤의 외부 측면과 통 형상 몸체의 내부 벽체 사이를 이격되게 형성하고 이격부분에 액체가 교통되도록 수용하여 액체가 수용된 곳에 압력(측압)이 형성되도록 함으로서,

모든 액체의 중량과 압력을 유입되는 피스톤의 상부 면만 받지 않고 유입되는 피스톤의 외부 측면도 동시에 받게 되며,

유입되는 피스톤의 외부 측면에 가해지는 측압이 피스톤 상부면에서 받는 액체의 중량과 압력에 저항하여 피스톤이 밀리지 않으므로 액체의 모든 중량과 압력을 밀어 올려야 하는 동력 소모는 적어지게 되고,

유입되는 피스톤이 액체의 중량과 압력(측압)의 중심부 속으로 유입됨으로서 액체 속에서 피스톤의 유입은 모든 액체의 중량과 압력에 큰 영향을 받지 않는다.

또한, 피스톤이 액체 속으로 더욱 원활한 유입이 되기 위해서 피스톤은 유입되기 전의 수축된 상태가 돌출되도록 형성하여 액체가 접촉하는 피스톤 외부 측면의 면적이 상부면의 면적보다 더 넓게 형성된 후 액체 속으로 유입이 시작되면 처음 유입될 때 피스톤 상부면에서만 받는 중량과 압력 때문에 소비되는 동력 손실은 매우 적게 된다.

더불어 유입되는 피스톤에 수용된 액체와 유사한 비중을 가지도록 부체를 형성하여 상기 액체 내부에서 부력과 중력이 상쇄하도록 하면 피스톤의 중량으로 소모되는 동력 또한 최소화 할 수 있어 더욱 적은 동력으로 피스톤이 유입 된다.

또한 부력과 중력의 원활한 생성을 위해 통 형상의 몸체에 수용된 액체의 형태를 가변시킨다.

이를 위해 통 형상의 몸체는 1단 액체기둥 또는 3단 액체-공간-액체(탱크 이동 구간) 층상구조로 각각 가변시키는데 있어서 자연현상인 압력과 부력이용으로 소비전력을 보전하며 압력, 부력, 중력의 이용으로 동력을 생산한다.

수위가변수단의 작동으로 통 형상 몸체에 수용된 액체 수위가 높아지면서 1단 액체기둥이 형성되고 탱크가 부력에 의해 상승하며 동력을 생산 한다.

이후 스토퍼에 의해 구간이 정해진 탱크는 정지되지만 액체 수위는 지속적으로 높아지고 탱크 상부로 액체가 유입되면 수위가변수단이 수축하여 탱크 하부와 통 형상 몸체에 수용된 액체와의 사이에 공간 형성되면서

액체로 채워진 탱크가 자중으로 하강하여 동력을 생산하며 재차 3단 층상구조로 변환된다.

또한 도 11 이하의 실시예에서, 통 형상의 몸체는 1단 액체기둥 또는 3단 액체-공간-액체(탱크 이동 구간) 층상구조로 변환시키면서 자연현상인 압력, 부력, 중력의 이용으로 동력을 생산한다.

수위가변수단의 작동으로 통 형상 몸체에 수용된 액체 수위가 높아지면서 1단 액체기둥이 형성되고 탱크가 부력에 의해 상승하며 동력을 생산 한다.

이후 스토퍼에 의해 구간이 정해진 탱크는 정지되지만 액체 수위는 지속적으로 높아지고 탱크 상부로 액체가 유입되면 수위가변수단이 수축하여 탱크 하부와 통 형상 몸체에 수용된 액체와의 사이에 공간 형성되면서

액체로 채워진 탱크가 자중으로 하강하여 동력을 생산하며 재차 3단 층상구조로 변환된다.

본 발명은 통형상의 몸체에 침지되어 부피가 가변되는 피스톤 형상으로 형성하고, 상기 피스톤 형상의 외부 표면과 상기 몸체의 내벽 사이는 이격되게 형성하며, 이격된 부분에 액체가 교통되도록 수용하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치를 제공한다.

상기 수위가변수단은 동력에 의해 부피가 가변되며 상기 통 형상의 몸체에 수용된 액체수위를 가변시키는 것이 바람직하다.

상기 수위가변수단은 상기 통형상의 몸체에 수밀구조를 가지는 실린더와 피스톤 형상으로 형성하거나, 또는 수밀구조를 가지는 실린더와 피스톤 형상으로 형성하고 내부에 별도의 실린더와 피스톤을 더 포함할 수 있다.

상기 수위가변수단의 가변 부분은, 외부 측면이 액체와 접촉한 상태에서 가변이 시작되도록 돌출된 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 수위가변수단의 가변부분은 수용된 액체와 유사한 비중을 가지도록 형성하거나, 또는 수용된 액체와 유사한 비중을 가지도록 부채를 형성함으로써 상기 액체 내부에서 부력과 중력이 상쇄되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 수위가변수단은, 부피변화가 다단 형식으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 몸체는 액체-공간-액체(탱크 이동구간)의 상방향 층상구조를 형성할 수 있다.

그리고, 본 발명은 통 형상의 몸체에 형성되는 수위가변수단과 탱크를 상하이동 시키는 에너지변환부;와 상기 에너지 변환부와 연결되어 동력을 생산하는 에너지 취득부;를 포함하며 상기 에너지변환부는 상방향 층상구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치를 제공한다.

상기 상방향 층상 구조는 액체-공간-액체(탱크 이동구간)의 층상구조 형상이다.

상기 수위가변수단은 상기 몸체 내부에 수용되는 액체의 수위를 조절하며 액체기둥 형상 또는 액체-공간-액체(탱크 이동구간)의 층상구조 형상으로 각각 가변시키는 것이 바람직하다.

상기 탱크는 부력으로 상승하고, 자중으로 하강하는 것이 바람직하다.

상기 탱크는 상부에 액체를 유입하기 위한 유입 개구를 구비하며, 하부에 액체의 소통 또는 차단을 위한 배출밸브를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 배출밸브는, 상기 탱크의 상하이동시에는 차단된 상태를 유지하고, 상기 탱크가 하사점에 도달하면 개방되는 것이 바람직하다.

상기 몸체는 상기 탱크의 하사점 위치에 상기 배출밸브의 하단을 지지하여 상기 배출밸브를 소통시키는 밸브스토퍼를 더 포함할 수 있다.

상기 배출밸브는 하나 이상 형성하며, 관 형상으로 상기 탱크 하부에 상하이동 범위가 제한되어 관통되도록 형성하고, 상기 이동범위에서 이탈되지 않도록 상부 또는 하부에 돌기 또는 돌출 형상을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 배출밸브는 하부에 부체를 형성하여 부력에 의해 폐쇄하고 상기 탱크 내부로 액체 유입을 차단하거나, 자중 또는 상기 탱크에 수용되는 액체의 압력으로 폐쇄하고 상기 탱크에 수용되는 액체 유출을 차단하는 구조를 가진다.

상기 배출밸브는 상승한 상태나 하강한 상태에서는 폐쇄되고 이동범위의 중간영역에서는 액체가 소통되도록 상기 관 형상에 액체 소통개구가 형성되는 구조를 가진다.

상기 몸체의 내부에 상기 탱크의 상하이동 범위를 제한하는 상부스토퍼와, 하부스토퍼를 구비할 수 있다.

상기 몸체의 내부에 상기 탱크와 상기 몸체의 사이에 상기 탱크의 상하운동을 안내하는 가이드수단을 더 포함할 수도 있다.

상기 가이드 수단은, 상기 몸체와, 상기 탱크 상하이동의 대응되는 부분에 안내레일을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 가이드 수단은, 상기 몸체와 상기 탱크가 접촉하는 부분의 마찰력을 저감하는 베어링 기능을 상기 몸체 또는 상기 탱크에 각각 형성할 수도 있다.

상기 에너지 취득부는, 상기 탱크의 상하운동을 회전운동으로 변환하도록 동력변환부를 형성하는 것이 바람직하다.

상기 탱크는 운동축을 형성하고, 상기 운동축은 에너지취득부에 형성되는 동력변환부와 연결하는 것이 바람직하다.

상기 탱크는 상부에 운동축을 형성하고, 상기 운동축은 동력을 동력변환부로 전달하는 제1운동축과, 동력을 동력변환부로 전달하는 제2운동축을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 동력변환부는 동력전달축을 형성하고, 상기 동력전달축은 상기 제1운동축에 접촉하는 제1기어 또는 상기 제2운동축에 접촉하는 제2기어를 형성하는 것이 바람직하다.

상기 제1기어는 상기 제1운동축의 상승시에 토크를 전달받고, 상기 제2기어는 상기 제2운동축의 하강시에 토크를 전달받는 것이 바람직하다.

상기 동력전달축은 상기 제1기어 또는 상기 제2기어로부터 토크를 전달받아 연속적으로 회전하며 상기 동력전달축에 연결되는 발전장치가 발전하는 것이 바람직하다.

상기 수위가변수단은 밀폐된 구조를 가지며, 부피팽창시 외부의 공기를 상기 수위가변수단 내부로 유입시키는 유입체크밸브와, 부피수축시 내부의 공기를 외부로 배출시키는 배출체크밸브를 구비하는 것이 바람직하다.

통형상의 몸체 내부에 형성되어 액체에 침지된 상태로 상승구간과 하강구간을 가지도록 회전하는 순환벨트와, 상기 순환벨트에 연결되며 상기 상승구간에서 내부에 공기를 수용할 수 있는 컵 형상을 가지는 복수개의 부력컵과, 상기 순환벨트의 회전으로부터 동력을 얻는 발전장치를 더 포함하되, 상기 각각 배출체크밸브에서 배출되는 공기를 상기 부력컵으로 공급하는 공기공급수단을 각각 형성할 수 있다.

상기 순환벨트는 풀리와 연결되고, 상기 풀리는 발전장치와 연결되는 것이 바람직하다.

상기 공기공급수단은 상기 부력컵에 공기를 공급하기 위한 공기공급밸브를 형성한다.

상기 부력컵은 상승시 상기 부력컵 내부에서 외부로 유출되는 공기는 차단하고, 하강시 상기 부력컵 외부에서 내부로 액체를 소통시키는 체크밸브를 구비한다.

상기 체크밸브는 관 형상으로 상기 부력컵에 상하이동 범위가 제한되어 관통되도록 형성하고, 상기 상하이동 범위에서 이탈되지 않도록 상부 또는 하부에 돌기 또는 돌출 형상을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 체크밸브는 상기 부력컵 외부로 돌출된 부분에 부체가 형성되고, 상기 관 형상에 액체 소통개구가 형성되며, 상기 부체가 부력에 의한 상방향 이동으로 상기 소통개구가 개폐되는 것이 바람직하다.

상기 공기공급수단은, 통 형상의 몸체 내부에 수용된 액체 속에 형성하는 부력컵으로 공기를 공급하기 위한 별도의 공압충전수단 또는 공기저장탱크를 각각 형성하고, 상기 공기를 상기 공기공급수단에 형성되는 공기공급밸브로 공급하여, 상기 공기를 공급받은 상기 부력컵을 상승시키며, 상기 부력컵에 연결된 순환밸트를 회전시켜서 상기 순환밸트와 연결되는 폴리가 회전되고, 상기 폴리에 연결된 발전장치가 작동하는 구조를 가진다.

상기 공압충전수단은 동력에 의해 작동되며 공압 생성 또는 공기 공급을 한다.

상기 공압충전수단 또는 공기저장탱크는 공기의 유출입을 제어하는 단속밸브를 각각 형성한다.

상기 각각 몸체는 내부에 수용된 액체의 수위가 적정하게 유지될 수 있도록 각각 액체충전수단을 형성한다.

상기 수위가변수단은 센서의 감지에 의하여 전자적으로 제어되며, 상기 수위가변수단 또는 상기 탱크는 각각 센서의 감지에 의하여 전자적으로 제어되고, 상기 배출밸브의 작동은 센서의 감지에 의하여 전자적으로 제어되고, 상기 벨브스토퍼의 작동은 각각 센서의 감지에 의하여 전자적으로 제어되고, 상기 유입체크밸브, 또는 상기 배출체크밸브의 작동은 각각 센서의 감지에 의하여 전자적으로 제어되고, 상기 공기공급수단 또는 상기 부력컵의 작동은 각각 센서의 감지에 의하여 전자적으로 제어되고, 상기 공기공급밸브의 작동은 센서의 감지에 의하여 전자적으로 제어되고, 상기 체크밸브의 작동은 센서의 감지에 의하여 전자적으로 제어되고, 상기 공압충전수단 또는 공기저장탱크의 작동은 각각 센서의 감지에 의하여 전자적으로 제어되고, 상기 단속밸브의 작동은 센서의 감지에 의하여 전자적으로 제어되고, 상기 액체충전수단은 각각 센서의 감지에 의하여 전자적으로 제어되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 에너지변환부 또는 상기 에너지취득부는 각각 하나 이상 연동되어 발전장치를 구동하는 구조를 가질 수도 있다.

본 발명에 따른 수위가변수단과 이를 이용한 발전장치의 동력사용은 사용된 해당 자연력을 재생산하기 위해 사용하는 것이 아니고 다수의 상반되는 자연력(부력, 중력, 압력, 측압 등)들의 특성을 연동하고 결합시켜서 이용할 수 있도록 동력을 사용하는 것으로서 상기 수위가변수단과 이를 이용한 발전장치 발명의 핵심 특징이다.

외부동력 사용은 액체의 측압(자연력)과 압력(자연력), 부력(자연력)을 이용하여 소비동력을 보전하고 연동된 다른 특성을 가진 부력(자연력)과 중력(자연력)에서 새로운 동력을 생산하며 압력(자연현상)을 이용하여 원상태로 되돌리는 것으로서 동력 생산을 위하여 필요한 자연력의 장점만을 선별하여 결합하는 것이다.

또한 액체 측압(자연현상)과 압력(자연현상)의 성질을 역으로 이용하여 자연력으로 활용하는 것이 상기 발전장치의 또 다른 특징이며(수위가변수단의 피스톤과 소통밸브 작동 시 활용) 상기 특징으로 인해 소비 동력이 일정부분 보전되고 이후 부력과 중력 모두를 동력으로 활용하도록 하는 효과가 있다.

더불어 본원발명은 액체기둥 속에서 작동하는 수위가변수단을 이용하여 액체기둥 형상 또는 액체-공간-액체의 층상구조 형상으로 각각 가변시키며 무게추를 부력으로 상승시킬 수 있다.

여기서 본원발명은 무게추의 부력에 의한 상승과 자중에 의해 발생하는 위치에너지로부터 동력을 생산할 수 있게 된다

또한 본원발명은 외부의 입력 없이 동력을 생산하는 것이 아니라, 수위가변수단을 통해서 외부의 동력이 입력되며, 입력되는 동력과 부력 및 압력(측압)에 의하여 무게추가 상승하게 되고, 상승한 무게추의 자중으로 발생하는 위치에너지를 이용하여 발전하는 것으로 에너지보존법칙에 부합이 된다.

본원발명은 자연력인 압력(측압), 부력, 중력 등을 과학적, 물리적으로 결합하여 발전장치의 작동에 이용함으로써 국가적으로 관심이 높은 자연력을 이용한 에너지 개발에 일조하고 그린환경 사업의 사업성과 국가 경쟁력을 높이는 효과를 볼 수 있다.

본 발명에 의한 발전장치는 무게추의 상승 및 낙하 과정이 반복적으로 이루어지도록 유기적 관련과 공압의 재생산 및 재사용 구성으로 제작하여 전력의 지속적 생산이 가능하도록 하는 효과가 있다.

또한, 부력 생성 과정에서 발생하는 공압을 별도의 부력 발전부로 연결하여 추출한 후 이를 재활용 가능하도록 함으로써 에너지 효율을 제고할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발전장치에 사용되는 수위가변수단을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수위가변수단과 결합하는 발전장치의 구조를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수위가변수단과 결합하는 발전장치의 부력제공부를 나타낸 구성도,
도 4 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 수위가변수단과 결합하는 발전장치의 동작과정을 설명하기 위한 구성도,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수위가변수단과 결합하는 발전장치를 나타낸 구성도,
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 수위가변수단과 결합하는 발전장치의 체크밸브 구조를 나타낸 도면,
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수위가변수단과 결합하는 발전장치의 구조를 나타낸 구성도,
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수위가변수단과 결합하는 발전장치의 몸체 내부구조를 나타낸 단면도,
도 14 내지 도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수위가변수단과 결합하는 발전장치의 작동을 설명하기 위한 단면도,
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수위가변수단과 결합하는 발전장치의 에너지취득부를 나타낸 평면도임.

이하 본 발명의 실시예에 따른 수위가변수단과 결합하는 발전장치에 관하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

또한, 도면에서 발명을 구성하는 구성요소들의 크기는 명세서의 명확성을 위하여 과장되어 기술된 것이며, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재된 경우, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소와 접하여 설치될 수 있고, 소정의 이격거리를 두고 설치될 수도 있으며, 이격거리를 두고 설치되는 경우엔 상기 어떤 구성요소를 상기 다른 구성요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제3의 수단에 대한 설명이 생략될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발전장치에 사용되는 수위가변수단을 나타낸 구성도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 수위가변수단(5)은 통 형상의 몸체(2)에 침지되어 부피가 가변되며 몸체(2)에 수용된 액체의 수위를 조절하는 역할을 수행하기 위한 것이다.

수위가변수단(5)은 외부 표면과 상기 몸체(2)의 내벽 사이가 이격되게 형성되며, 이격된 부분에 액체가 교통되도록 형성된다.

상기 수위가변수단(5)은 동력(외부 또는 내부 자연력, 외부 또는 내부 동력 등이 될 수 있음)에 의하여 부피가 가변된다.

상기 수위가변수단(5)은 수밀구조를 가지는 실린더(4)와 피스톤(6) 형상으로 형성될 수 있으며, 수밀구조를 가지는 실린더와 피스톤 형상으로 형성하고 내부에 별도의 실린더와 피스톤을 더 포함하는 구조를 가질수도 있다.

상기 수위가변수단(5)의 부피가 가변되는 부분은, 외부 측면이 액체와 접촉한 상태에서 가변이 시작되도록 돌출된 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 수위가변수단(5)은 몸체(2)에 수용된 액체와 유사한 비중을 가지도록 형성되거나, 수용된 액체와 유사한 비중을 가지도록 부체를 추가로 구비할 수 있으며, 이로써 상하이동 작동시 상기 액체 내부에서 부력과 중력이 상쇄되도록 함으로써 작동에 소요되는 동력을 감소시킬 수 있다.

아울러, 수위가변수단은 부피변화가 다단으로 이루어질 수 있으며, 상면에 무게추를 유도하는 가이드(8)를 구비할 수도 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수위가변수단과 결합하는 발전장치의 구조를 나타낸 구성도이다.

본 발명에 따른 수위가변수단과 결합하는 발전장치는 액체 속에서는 상승하는 방향으로 부력을 받고, 공간에서는 하강하는 방향으로 중력을 받는 무게추(10)를 매체로 하여, 발전장치를 작동하는 것을 특징으로 한다.

이를 위하여 본 발명에 따른 발전장치는 내부에 액체 기둥을 수용하여 하부에서 장입되는 무게추를 부력으로 상승시키는 부력제공부(100)와, 상기 부력제공부(100)의 상단에서는 낙하하는 무게추의 위치에너지를 이용하여 동력을 얻고, 그 동력을 이용하여 전력을 생산하는 에너지취득부(200)를 포함한다.

무게추(10)는 부력제공부(100)의 하부로 장입된 후, 부력에 의하여 상승하였다가 에너지취득부(200)로 배출되며 낙하하게 되고, 낙하한 무게추(10)는 다시 부력제공부(100)로 장입되어 반복적으로 순환하게 된다.

부력제공부(100)에 수용되는 물을 사용할 수도 있으나, 비중이 높은 액체를 사용하는 경우 보다 큰 부력을 제공받을 수 있으므로, 보다 무거운 무게추를 사용할 수 있게 되고 이로 인해 위치에너지가 증가하여 발전효율을 향상을 가져올 수 있다.

에너지취득부(200)는 발전장치에 연결되며 상하로 배치되는 한쌍의 풀리(210)와, 상기 풀리(210)를 연결하는 벨트(220)와, 상기 벨트(220)에 고정되며 무게추(10)를 안착하는 안착대(230)를 포함한다.

무게추(10)가 안착대(230)로 전달되면, 무게추(10)의 자중에 의하여 벨트(220)가 회전하게 되며, 이로인해 풀리(210)에 연결된 발전장치(미도시)가 작동하게 됨으로써 발전이 이루어지게 된다.

벨트(220)를 따라 무게추(10)가 하강한 후에는 다시 부력제공부(100)로 전달된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 부력제공부의 구조를 나타낸 구성도이다.

부력제공부(100)는 하부의 측면에서 무게추(10)를 장입한 후 부력에 의하여 무게추를 상승시키고, 상승된 무게추(10)를 에너지취득부(200)로 전달하는 역할을 수행한다.

부력제공부(100)는 전체적으로 상방향 층상구조로서 상방향으로 길다란 통 형상을 가지며, 상하로 크게 액체가 수용되는 하부몸체(140), 공간(공기층), 액체가 수용되는 상부몸체(120)로 구분할 수 있다.

다시말해, 상기 상방향 층상구조는 상기 부력제공부 하부몸체에 액체가 수용되고 상기 하부몸체 상부에 공기층이 형성되며 상기 공기층 상부에는 액체가 수용되는 구조이다.

여시서 상기 상부몸체 하부에는 수문이 형성되어 상기 상부몸체에 수용된 액체와 상기 하부몸체에 수용된 액체를 개폐시키며 상기 수문이 개통되었을 때는 1단 액체기둥 형상이 되고 상기 수문이 폐쇄되었을 때는 3단 액체-공간-액체의 층상구조 형상으로 형성되는 것이다.

이러한 구조를 가지므로 인해서, 무게추(10)를 적은 동력을 사용하여 부력제공부와 액체기둥으로 유입시킨 후 액체를 교통시켜 무게추를 상승 시킬 수 있다.

상부몸체(120)에는 항상 액체가 채워져 있으며, 하부몸체(140)는 수용된 액체의 수위가 조절되도록 수위가변수단이 형성된다. 또한, 상부몸체(120)와 하부몸체(140)의 사이에는 수문(130)이 형성되어 있다.

수문(130)이 닫힌 상태에서는 상부몸체(120) 내부의 액체와 하부몸체(140) 내부의 액체가 소통하지 않으며, 수문(130)이 개방되면 상부몸체(120) 내부의 액체와 하부몸체(140) 내부의 액체가 서로 소통하게 된다.

수문(130)은 하부몸체(140)에서 상부몸체(120)로 밀어 올리는 힘에 의하여 개방되도록 형성된다. 이는 수문(130)이 별도의 개폐동력 없이 무게추(10)의 부력에 의하여 개방될 수 있도록 하기 위한 것이다.

또한, 수문(130)이 원활하게 개방될 수 있도록 하기 위해서 상부몸체(120) 내부의 액체와 하부몸체(140) 내부의 액체를 소통시키는 소통밸브(135)를 구비하는 것이 바람직하다.

소통밸브(135)는 무게추(10)의 상승을 감지하여 전자적으로 개폐되도록 할 수도 있고, 후술하는 바와 같이 별도의 동력이나 센서를 사용하지 않고 무게추(10)의 부력 또는 소통밸브의 부력에 의하여 밀려 올라가면 개방되고, 액체의 압력에 의하여 폐쇄되도록 구성할 수도 있다.

도 3의 우측의 A에 도시된 바와 같이, 소통밸브(135)는 닫힌 상태에서 상부면(135a)과 측면(135b)이 액체에 접촉되도록 형성된다. 이러한 형상을 가지고 있어야 소통밸브(135)가 적은 힘으로 상승할 수 있게 된다. 또한 소통밸브(135)의 하부에는 부력체(135c)를 구비할 수 있다. 부력체(135c)는 하부몸체(140)에 수용된 액체에 의하여 부력을 제공받아 소통밸브(135)를 상승시키는 힘을 제공한다.

소통밸브(135)는 상부몸체에 수용된 액체의 압력에 의하여 하강하는 방향으로 힘을 받게 된다. 소통밸브(135)는 하부몸체(140)의 위쪽에 공간이 발생하게 되면, 액체의 압력으로 인하여 닫히게 되고, 하부몸체(140)의 위쪽이 액체로 채워지게 되면, 소통밸브에 형성된 부력의 효과와 함께 상승할 수 있고 또는 무게추(10)의 부력에 의하여 개방될 수 있다.

또한, 수문(130)이 닫히는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성부재(132)를 포함한다.

하부몸체(140)의 수위가변수단(150)은 하부몸체(140)의 바닥면에 연결되며, 하부몸체(140)의 내벽과의 사이는 액체로 채워져 있다.

즉 수위가변수단의 외측면과, 하부몸체의 내벽 사이에는 이격공간이 형성되고, 이 부분이 액체로 채워진다. 그렇지 않으면 수위가변수단의 상승시(부피팽창시)에 수위가변수단의 유입부분 상부면 만이 압력을 받게 되고 유입부분 외부 측면은 측압을 받지 못하게 되므로, 액체 전체를 밀어 올리는 형식으로 수위가변수단 작동에 과도한 동력이 소모된다.

수위가변수단(150)은 하부몸체(140)에 수용된 액체에 침지된 상태로 작동하게 된다. 수위가변수단(150)은 다단의 유압실린더, 전동실린더 등을 이용한 승하강 실린더를 포함하여 구성될 수 있다.

수위가변수단(150)은 부피가 가변하며 하부몸체(140)에 수용된 액체의 수위를 조절하는 역할을 수행한다. 수위가변수단(150)의 부피가 팽창하게 되면 그만큼 수위가 상승하게 되며, 반대로 수위가변수단(150)의 부피가 감소하게 되면 그만큼 수위가 하강하게 된다.

또한, 하부몸체(140)와 상부몸체(120)가 연통된 경우에는 수위가변수단(150)의 부피변화에 의하여 상부몸체(120)의 수위가 변화하게 된다.

그리고, 수위가변수단(150)은 동력에 의하여 작동하는 것인데, 작동 동력을 감소시키기 위해서는 수위가변수단의 팽창부분인 상부의 일부가 미리 돌출되도록 형성하고 액체와 접촉하는 측면의 면적이 상부면의 면적보다 크도록 하여 상부면에 대한 압력 만을 받지 않고 팽창되도록 한다.

이는 수위가변수단의 상부면의 면적 많큼 측면의 면적이 부풀어 질 때까지 가장 많은 동력이 소모되므로 동력 소모를 최소화 할 수 있다.

아울러, 수위가변수단(150)은 밀폐형으로 형성되어 부피변화에 따라 공기가 수위가변수단(150)의 내부로 유입되거나, 수위가변수단(150)의 외부로 배출되도록 형성할 수 있다.

이 때, 수위가변수단(150)의 부피 팽창시에는 외부의 공기가 수위가변수단(150)의 내부로 유입되고, 수위가변수단(150)의 부피 축소시에는 공기를 배출하게 되는데, 배출되는 공기를 이용하여 또 다른 발전장치를 구성할 수 있다. 이 부분에 관해서는 후술한다.

수위가변수단(150)의 상면에는 무게추(10)를 안착하는 가이드(152)를 구비하는 것이 바람직하다.

수문(130)이 폐쇄되어 있는 경우, 수위가변수단(150)의 부피변화에 따라 하부몸체(140)에 수용된 액체의 수면이 변화하게 되는데, 이 때 액면 위쪽의 공기 배출을 위한 배출밸브(142)를 구비하는 것이 바람직하다.

액면이 배출밸브(142)의 아래쪽에 위치하는 경우에는 개방된 상태를 유지하여, 액면 상승에 따라 공기가 상기 배출밸브(142)를 통해 외부로 배출될 수 있다.

아울러, 배출밸브(142)는 액면이 배출밸브(142)에 닿을 경우 폐쇄되어 액체가 상기 배출밸브(142)를 통해 누출되지 않도록 하는 구조를 가진다.

이러한 배출밸브(142)는 도시한 바와 같이, 하단이 폐쇄되어 있고 자중에 의하여 하강한 상태를 유지하다가 액면이 배출밸브(142)에 닿으면 부력에 의하여 상승하며 닫히는 구성을 가질 수 있으나, 반드시 이러한 구성에 한정되지 않으며 액면을 감지하여 전자적으로 개폐할 수도 있다.

하부몸체(140)의 일측에는 무게추(10)가 장입되는 입구인 통문(144)이 형성된다. 상기 통문(144)은 하부몸체(140)의 외부에서 내부로 밀어내는 힘으로 개방된다. 실질적으로는 무게추(10)의 자중에 의하여 통문(144)이 안쪽으로 밀려들어가며 개방된다. 이 때, 통문(144)이 닫히는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성부재를 추가로 구비할 수도 있다.

또한 상기 통문은 하부몸체 형태에 따라 좌우로 회전하며 개방되거나 닫힐 수 도 있다. 통문의 작동은 동력, 유압, 공압 등을 사용할 수 있으므로 통문의 개폐 형태는 다양하게 구성될 수 있다.

상부몸체(120)의 상단에는 무게추(10)를 에너지취득부(200)로 이동시키기 위한 이송수단(160)이 구비된다. 이송수단(160)은 동력, 유압, 공압 등으로 작동하여 부력에 의하여 상승한 무게추(10)를 에너지취득부(200)로 이동시킨다.

이 때, 이송수단(160)의 동작에 소모되는 동력을 저감하기 위하여 이송수단(160)이 액체의 액면 아래에서 무게추(10)의 하면에 경사를 제공하는 형태로 구성할 수 있다.

상기 이송수단(160)의 동작과 함께 개방되는 바이패스관(170)에 의하여 상부몸체에 수용된 액체를 하부몸체로 흘려보내 상부몸체의 액체 수위가 낮아지게 한다. 따라서, 상기 무게추가 이송수단(160)을 따라 자중으로 이동하게 된다. 이 경우 바이패스관의 개폐는 이송수단의 동작과 연동되도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 동력에 의하여 작동하는 이송수단(160)에 의해 바이패스관(170)의 개폐 여부가 조절되는 것이 바람직하다.

상기 바이패스관은 상기 하부몸체 상부에 부력밸브를 형성 할 수 있다. 상기 부력밸브는 상기 하부몸체 내부의 액면 변화에 대응하여 부력에 의하여 승하강하도록 형성되어 하강한 경우 관을 교통시키고, 상승한 경우 액체를 차단 한다.

다른 방법으로는, 이송수단이 무게추를 들어 올려 에너취득부로 이동시킬 수도 있다.

또한, 상부몸체(120)의 상단에는 액체의 수면 상승에 대응하여 자체 부력으로 승하강하는 이동벽체(125)가 구비된다. 이동벽체(125)는 상술한 이송수단(160)과 연동하여 동작하는 것으로 상세한 동작에 관해서는 후술한다.

이하, 본 발명에 따른 수위가변수단과 결합하는 발전장치의 동작에 관하여 설명한다.

상술한 도 3은 수위가변수단(150)의 부피가 축소된 상태에서 하부몸체 공간 속으로 무게추(10)가 장입되어, 수위가변수단(150)의 가이드(152)에 안착된 상태를 나타낸다.

이 때, 하부몸체(140)에 수용된 액체의 수면은 가이드(152)의 상단부 근방에 위치한다.

또한, 수문(130)은 폐쇄된 상태로 상부몸체(120)에도 일정높이의 액체가 채워져 있는 상태이다.

도 3과 같은 상태에서 외부동력으로 작동하는 수위가변수단(150)이 동작하여 수위가변수단(150)의 부피가 팽창하게 되면, 그에 따라 하부몸체(140)에 수용된 액체의 수위도 상승하고, 아울러 무게추(10)도 수위가변수단(150)과 부력으로 함께 상승하게 된다.

상기 수위가변수단은 상기 하부몸체의 내벽과의 사이에 액체가 교통되도록 수용하면 액체수위를 높일 때 액체의 중량 전체를 밀어 올리는 것보다 적은 동력을 사용하여 액체 속으로 팽창할 수 있고 액체수위를 높일 수 있다.

수위가변수단 상면만이 액체의 무게와 압력을 받으며 팽창하게 되면 액체 전체를 밀어 올려야 되는 많은 동력이 필요하나 수위가변수단의 외부 측면도 같이 압력을 받으며 팽창되면 수위가변수단이 유입에만 필요한 매우 적은 동력으로 작동하여 액체 속으로 유입되고 유입된 부피 많큼 액체수위를 조정할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수위가변수단과 결합하는 발전장치의 소통밸브(135)가 개방된 상태를 나타낸 것이다.

무게추(10)가 상승하여 수문(130)에 이르게 되면, 무게추(10)의 상승하는 힘또는 소통밸브의 부력에 의하여 소통밸브(135)가 개방되어, 상부몸체(120)에 수용되어 있던 액체가 하부몸체(140)로 유입된다. 결과적으로 상부몸체(120) 내부의 액체와, 하부몸체(140) 내부의 액체가 서로 소통하게 된다.

고압력을 받고 있는 수문을 쉽게 열기 위해서는 먼저 소통밸브를 개통시켜 압력을 교통시키는데 소통밸브는 작은 파이프 형태로서 상부몸체 하부에 일정 부분 미리 유입되어 있는 상태이므로 적은 힘(수위가변수단 및 무게추 부력의 힘)으로 하부몸체에서 상부몸체로 유입시킬 수 있고 상부몸체의 압력이 하부몸체로 배출되어 상부몸체와 하부몸체의 압력이 개통되어 상호 압력 교통을 이뤄지게 한다.

상기 수문(130)은 수용된 액체와 유사한 비중을 가지도록 하고, 상기 상부몸체 내부의 액체와 상기 하부몸체 내부의 액체가 소통되어 압력 또한 소통되게 되면 상기 수문은 쉽게 열리게 된다.

상부몸체(120) 내부의 액체가 하부몸체(140) 내부로 유입되면, 무게추(10)는 부력을 받아 상승하게 된다.

또한, 하부몸체(140)에 액체가 유입되면 배출밸브(142)는 부력의 효과로 닫히게 되므로, 하부몸체(140)로 유입된 액체가 외부로 누설되지는 않는다.

도 4의 B는 배출밸브를 확대하여 나타낸 것이다

배출밸브(142)는 자중에 의하여 하강한 상태를 유지하다가, 하부몸체(140)에 수용된 액체의 액면과 함께 상승한다. 이를 위해 배출밸브(142)는 수용되는 액체보다 비중이 작게 형성되어야 한다. 이를 위해 배출밸브(142)는 하단에 밀도가 낮은 부력체(142a)를 구비할 수 있다.

배출밸브(142)는 하강한 상태가 개방상태가 되고, 상승한 상태가 폐쇄상태가 되도록 구성되는 것이 바람직하다. 이를 위해서는 배출밸브(142)를 하단이 막힌 관으로 형성하되, 하강한 상태에서 하부몸체(140)의 내부로 노출되는 면에 관통개구(142b)를 구비하는 형태가 될 수 있다.

무게추(10)는 부력에 의하여 상승하며, 수문(130)을 밀어 개방한 후, 도 5에 도시된 바와 같이 상부몸체(120)의 위쪽으로 계속 상승하게 된다. 이때 수위가변수단은 상부몸체의 액체가 적정 수위를 유지 할 때까지 지속적으로 팽창한다. 이는 상부몸체의 액체가 하부몸체로 유입되고 무게추가 배출되면서 상부몸체의 액체 수위가 낮아지게 되므로 상부몸체의 수위를 적정하게 유지시켜 반복적인 작동을 하게 하기 위함이다.

무게추(10)가 통과한 후에는 수문(130)은 탄성부재(132)의 복원력에 의하여 다시 닫히게 된다. 수문(130)은 전자적으로 닫히게 할 수도 있다.

수문(130)이 닫히면, 수위가변수단(150)은 부피가 점차 축소되며 하부몸체(140) 내부의 수위가 낮아진다.

이후 하부 몸체 내부 수위가 지속적으로 낮아지면, 배출밸브(142a)가 중력에 의하여 하강하며 개방되고, 하부 몸체(140) 위쪽 공간으로 공기가 유입되고, 상부몸체(120)의 액체가 소통밸브(135)를 통해 하부몸체(140)로 배출되고, 이 때 발생하는 압력으로 소통밸브(135)가 하강하며 닫히게 된다.

도 7을 참조하면, 무게추(10)의 상부몸체(120)에 구비된 이동벽체(125)도 상기한 도 5와 같이 수위가변수단의 팽창에 의해 상승한 상태가 된다.

이동벽체(125)는 수용되는 액체와 유사한 비중을 가지도록 형성되어, 액체의 수면에 대응하여 이동벽체(125)의 상면이 이동할 수 있도록 형성된다.

이러한 이동벽체(125)는 수면과 함께 하강함으로써 무게추(10)를 이동시킬때 장벽이 되지 않도록 하기 위한 것이다. 이동벽체(125)는 상하방향으로 승하강 가능하게 형성되며, 이동벽체(125)의 외면이 액체에 의하여 압력을 받을 수 있게 형성된다. 이동벽체(125)의 비중을 액체와 유사하게 하기 위해서 이동벽체(125)의 바닥에 부체를 구비할 수도 있다.

이러한 상태에서, 이송수단(160)이 동작하여, 도 7에 도시한 바와 같이 무게추(10)의 바닥면에 경사를 제공하며, 바이패스관(170)을 개방하여 상부몸체(120)의 액체를 하부몸체(140)로 흘려보내게 되면, 무게추(10)는 자중에 의하여 에너지취득부(200)측으로 내려가게 된다.

바이패스관(170)의 하부몸체 상부 쪽에는 부력밸브(172) 형성할 수 있다.

상기 부력밸브(172)는 상기 하부몸체 내부의 액면 변화에 대응하여 부력에 의하여 승하강하도록 형성되어 하강한 경우 바이패스관(170)을 교통시키고, 상승한 경우 액체의 유입을 차단할 수 있다.

이송수단(160)은 무게추(10)의 바닥면에 경사를 제공하는 경사대(162)와, 상기 경사대(162)의 각도를 조절하는 작동실린더(164)를 포함할 수 있다. 작동실린더(164)는 유압 또는 공압에 의하여 팽창 수축하는 타입이 적용되거나, 모터의 구동에 의하여 길이가 가변하는 전동실린더를 사용할 수도 있다.

무게추(10)는 에너지취득부(200)에서 자중으로 하강한 후, 다시 통문(144)을 통해 하부몸체(140) 내부로 유입되고, 상기와 같은 과정을 반복하게 된다.

하부몸체(140) 또는 상부몸체(120) 일측에는 액체 충전수단(미도시)을 더 포함할 수 있다. 액체 충전수단은 하부몸체(140) 또는 상부몸체 내부의 액체 수위를 감지하여, 액체의 자연증발, 누설 등으로 인한 손실분을 보충하는 역할을 수행한다. 이러한 액체 충전수단은 변기에 사용되는 것과 같은 기계식 작동구조를 가질 수도 있고, 수위 센서와 전자 밸브를 이용한 전작식 작동구조를 가질 수도 있다.

도시한 실시예는 하나의 부력제공부(100)와 하나의 에너지취득부(200)로 구성되어 있으나, 복수개의 부력제공부(100)가 하나의 에너지취득부(200)에 연결되도록 구성할 수도 있고, 복수개의 부력제공부(100)와 복수개의 에너지취득부(200)를 하나의 발전장치에 연결할 수도 있다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수위가변수단과 결합하는 발전장치를 나타낸 구성도이다.

본 실시예는 수위가변수단(150)의 부피가변 작동에서 배출되는 공기를 에너지로 부력을 이용하여 발전장치를 구동하는 부력 발전부(300)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

수위가변수단(150)에는 부피팽창시 외부의 공기를 수위가변수단으로 내부로 유입시키는 유입체크밸브(156)와, 부피수축시 내부의 공기를 외부로 배출하는 배출체크밸브(158)가 구비된다.

또한, 부력 발전부(300)는 별도의 컴프레서와 같은 공압충전수단(330)을 에너지원으로 사용하여 독립적으로 발전을 수행할 수도 있다.

한편, 부력 발전부(300)는 액체에 침지된 상태로 상승구간과 하강구간을 가지도록 회전하는 순환벨트(310)와, 상기 순환벨트(310)에 연결되며 상승구간에서 내부에 공기를 수용할 수 있는 컵 형상을 가지는 복수개의 부력컵(320)과, 상기 순환벨트의 회전으로부터 동력을 얻는 발전장치를 더 포함한다. 상기 부력컵(320)의 내부로 공기가 배출되는 부분에는 액체의 유입을 방지하고 공압을 조절하기 위한 공기공급밸브(334)를 구비한다.

수위가변수단(150) 또는 공압충전수단(330)에서 배출되는 공기를 상기 순환벨트(310)에 연결된 부력컵(320)으로 공급하여, 부력컵(320)에 발생하는 부력을 이용하여 순환벨트(310)를 회전시켜 발전하는 것이다. 또한 공압충전수단(330)에는 액체의 유입을 방지하고 공압의 유입과 배출을 조절하기 위한 단속밸브(332)가 구비된다.

부력컵(320)에는 하강시 외부공간(볼록한 부분의 바깥쪽)에서 내부공간(오목한 내부공간)으로 유입되는 액체는 통과시키고, 상승시 내부공간에서 외부공간으로 유출되는 공기는 차단하는 체크밸브(322)가 구비된다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 수위가변수단과 결합하는 발전장치의 체크밸브 구조를 나타낸 도면이다.

체크밸브(322)는 부력컵(320)에서 승하강하며 상승구간에서 공기의 배출을 차단하고, 하강구간에서 액체를 부력컵(320) 내부로 소통시킨다.

도면의 좌측은 체크밸브(322)가 부력컵(320)의 내부에서 외부를 향하여 밀착되어 내부의 공기가 부력컵(320) 외부로 유출되지 않도록 닫힌 상태를 나타낸 거이고, 도면의 우측은 체크밸브(322)가 부력컵(320)의 외부에서 내부를 향하여 밀착되어 개방된 상태를 나타낸 것이다.

먼저 좌측의 도면을 기준으로 살펴보면, 체크밸브(322)는 부력컵 외부로 돌출된 부분에 부체(322a)가 구비되며, 부력컵 내부에 돌기부(322b)가 형성된다. 부체(322a)와 돌기부(322b)는 모두 체크밸브(322)가 승하강 가능하되, 부력컵(320)에서 이탈하지 않도록 하는 역할을 수행한다. 또한, 부체(322a)는 액체의 내부에서 부력에 의하여 상승력을 받게된다.

상기 체크밸브(322)는 돌기부(322b)와 부체(322a)의 사이가 소통공을 구비하는 관형상을 가지고 있다. 따라서 승하강에 상기 소통공이 개폐되는 구성을 가지고 있다.

그리고, 본 발명은 부력컵에 공기를 공급하기 위한 별도의 공압충전수단을 포함할 수 있다. 공압충전수단은 컴프레서를 포함할 수 있으며, 부력컵(320)으로 공기가 공급되는 부분에 단속밸브(332)를 구비할 수 있다.

상승구간에서는 부체(322a)의 부력으로 체크밸브(322)가 폐쇄되어 부력컵(320) 내부의 공기가 빠져나가지 않게되고, 하강구간에서는 부체(322a)의 부력으로 체크밸브(322)가 개통되어 부력컵(320) 내부로 액체가 유입되므로 부력컵(320) 하강시의 저항이 감소된다.

수위조절장치, 소통밸브, 개통밸브, 수문, 이송장치, 바이패스관, 이동벽체, 무개추 안착대, 통문, 액체충전장치, 유입체크밸브, 배출체크밸브, 부력공급밸브는 어느 하나 이상이 전자 감지 또는 센서에 의하여 작동하도록 구성될 수 있다.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수위가변수단과 결합하는 발전장치의 구조를 나타낸 구성도이고, 도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수위가변수단과 결합하는 발전장치의 몸체 내부구조를 나타낸 단면도이다.

본 발명에 따른 수위가변수단과 결합하는 발전장치는 액체 속에서는 상승하는 방향으로 부력을 받고, 대기중에서는 하강하는 방향으로 중력을 받는 상하이동탱크(530)를 이용하여 발전하는 것을 특징으로 한다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 통 형상의 몸체(510)와, 상기 몸체(510)의 내부에 형성되어 부피가 가변하여 수용된 유체의 수위를 조절하는 수위가변수단(520)과, 상기 몸체(510)의 내부에 상하이동 가능하게 형성되어 부력으로 상승하고 자중으로 하강하는 상하이동탱크(530)를 포함하는 에너지 변환부와, 상기 상하이동탱크(530)에 연결되는 승하강축(610, 620)과, 상기 승하강축(610, 620)의 상하운동을 회전운동으로 변환하는 동력변환부(600)와, 상기 동력변환부(600)에 연결되는 전력을 생산하는 발전장치를 포함하는 에너지취득부;를 포함한다.

몸체(510)의 내부에는 상하이동탱크(530)의 승하강 범위를 제한하는 상부스토퍼(564)와 하부스토퍼(562)가 구비된다.

통 형상의 몸체(510)는 전체적으로 상방향 층상구조로서 상방향으로 길다란 형상을 가지며, 상하로 크게 액체가 수용되는 하부와, 공간(공기층), 액체가 수용되는 상하이동탱크(530) 이동구간으로 구분할 수 있다.

다시말해, 상기 상방향 층상구조는 상기 통 형상의 몸체(510) 하부에 액체가 수용되고 상기 액체 상부에 공기층이 형성되며 상기 공기층 상부에 액체가 수용되는 탱크 이동구간을 형성하는 구조이다.

여시서 수위가변수단이 작동하여 상기 탱크가 부력으로 상방향으로 상승시에는 1단 액체기둥 형상이 되고 상기 탱크가 액체를 수용하고 하강시에는 3단 액체-공간-액체(탱크 이동구간)의 층상구조 형상으로 형성되는 것이다.

상하이동탱크(530)는 수용된 액체의 비중보다 작은 밀도를 가지는 부체로 형성될 수도 있다. 이 경우, 액체에 침지되면 부력을 받고, 수면이 상하이동탱크의 아래쪽에 위치하면 하강하는 방향으로 중력을 받게 된다.

상하이동탱크(530)는 상부에 액체를 유입하기 위한 유입공(532)을 구비한다. 상부스토퍼(564)에 의하여 상하이동탱크(530)가 상부에 고정된 상태에서 액체의 수면이 지속적으로 상승하게 되면, 상기 유입공(532)을 통하여 몸체(510) 내부의 액체가 상기 상하이동탱크(530) 내부로 유입된다.

또한, 상하이동탱크(530)는 하부에 내부로 유입된 액체를 배출하기 위한 배출밸브(540)를 구비한다. 배출밸브(540)는 부체가 형성되고 승하강 가능한 관형태를 가지며, 상승한 상태나 하강한 상태에서는 폐쇄되고 중간영역에서는 유체를 소통시킨다.

배출밸브(540)는 상하이동탱크(530)의 상승시에는 액체의 부력에 의하여 상승한 상태를 유지하게 되므로 닫힌 상태를 유지한다. 그리고 상하이동탱크(530) 하부보다 액체수위가 낮아지며 상기 상하이동 탱크 하부에 공간(공기층)이 형성되면 배출밸브(540)가 자중 또는 상기 상하이동탱크(530) 내부에 수용된 액체의 압력에 의해 하강한 상태를 유지하므로, 닫힌 상태가 된다. 그리고, 상하이동탱크(530)가 자중으로 하강하여 하사점에 달하는 과정에서 배출밸브(540)가 상하이동탱크에 대하여 상승하게 되는데, 그 과정에 배출밸브(530)가 개방되어 상하이동탱크(530) 내부의 액체를 배출시킨다.

이 때, 배출밸브(540)는 전자적인 센서에 의하여 개폐가 조절될 수도 있으나, 동력을 사용하지 않고 기계적으로 부력과 밸브스토퍼(570)를 이용하여 개폐동작하도록 구성될 수 있다.

밸브스토퍼(570)는 하사점에 배치되어, 배출밸브(540)의 하강을 저지함으로써 배출밸브(540)를 개방시키는 역할을 수행한다. 밸브스토퍼(570)는 배출밸브(540)의 하강은 저지하되 액체는 소통할 수 있도록 하기 위해서, 다공성 판을 사용하거나 그물망 형상 또는 레일 형상을 가질 수 있다.

또한, 배출밸브(540)는 하부에 부체를 구비하여, 부체가 액체에 침지되면 상승하는 방향의 부력을 받도록 하는 것이 바람직하다.

배출밸브(540)는 상승시 부력에 의해 상하이동탱크(530) 내부로 액체의 유입을 차단하고 하강시 중력에 의해 상하이동탱크(530) 내부의 액체 배출을 차단한다.

상하이동탱크(530)는 상기와 같은 배출밸브(540)로 인하여 상승시에는 부력에 의하여 상승하고, 하강시에는 상하이동탱크(530) 내부에 수용된 액체의 자중에 의하여 하강하게 된다.

이러한 상하이동탱크(530)는 제1승하강축(610, 620)과, 제2승하강축(610, 620)을 구비한다. 이는 상하이동탱크(530)의 승하강운동을 회전운동으로 변환하기 위한 것이다.

상하이동탱크(530)의 승하강운동을 회전운동을 변환시키는 것을 동력변환부(600)에서 이루어진다.

동력변환부(600)는 제1승하강축(610, 620), 제2승하강축(610, 620), 제1동력전달기어, 제2동력전달기어 및 동력전달축(630)을 포함한다.

제1동력전달기어(632)와 제2동력전달기어(634)는 모두 동력전달축(630)(630)에 연결되며, 동력전달축(630)(630)은 발전장치에 연결된다. 그런데, 동력전달축(630)(630)은 저속으로 회전하게 되므로, 발전에 필요한 속도로 증속시키기 위하여 증속기어(640)를 구비하여, 발전장치로 입력되는 동력의 회전속도를 상승시키는 것이 바람직하다.

동력변환부(600)의 상기 제1동력전달기어(632)는 상기 제1승강축(610)의 상승시에만 토크를 전달받고 하강시에는 공회전이 되며, 상기 제2동력전달기어(634)는 상기 제2승강축(620)의 하강시에만 접촉하여 토크를 전달받고 상승시에는 공회전이 되도록 함으로써, 승하강 운동을 동력전달축(630)의 연속적인 회전운동으로 변환하게 된다.

한편, 몸체(510) 내부에 수용된 액체의 수위조절은 수위가변수단(520)에 의하여 이루어진다.

수위가변수단(520)은 수밀구조를 가지는 실린더 형상으로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 수위가변수단은 수밀구조를 가지는 실린더 형상으로 형성하고 내부에 별도의 실린더를 더 포함할 수 있다.

또한, 수위가변수단(520)의 외부면과 상기 몸체(510)의 내벽 사이는 이격되게 형성되며, 이격된 부분에 액체가 수용 되도록 함으로써 수위가변수단(520)의 동작에 소요되는 에너지를 낮출 수 있다.

즉 수위가변수단(520)의 외측면과, 하부몸체(510)의 내벽의 사이에는 이격공간이 형성되고, 이 부분이 액체로 채워진다. 그렇지 않으면 수위가변수단(520)의 상승시(부피팽창시)에 수위가변수단(520)의 상부면 만이 압력을 받게 되고 수위가변수단(520)의 외부 측면이 측압을 받지 못하게 되므로, 액체 전체를 밀어 올리게 되어 수위가변수단(520) 작동에 과도한 동력이 소모된다.

수위가변수단(520)은 몸체(510)에 수용된 액체에 침지된 상태로 작동하게 된다. 수위가변수단(520)은 다단의 유압실린더, 전동실린더 등을 이용한 승하강 실린더를 포함하여 구성될 수 있다.

수위가변수단(520)은 부피가 가변하며 몸체(510)에 수용된 액체의 수위를 조절하는 역할을 수행한다. 수위가변수단(520)의 부피가 팽창하게 되면 그만큼 수위가 상승하게 되며, 반대로 수위가변수단(520)의 부피가 감소하게 되면 그만큼 수위가 하강하게 된다.

이를 위해 수위가변수단(520)은,

유입되는 피스톤의 외부 측면과 통 형상 몸체(510)의 내부 벽체 사이를 이격되게 형성하고 이격부분에 액체가 교통되도록 수용하여 액체가 수용된 곳에 압력(측압)이 형성되도록 함으로서,

모든 액체의 중량과 압력을 유입되는 피스톤의 상부 면만 받지 않고 유입되는 피스톤의 외부 측면도 동시에 받게 되며,

유입되는 피스톤의 외부 측면에 가해지는 측압이 피스톤 상부면에서 받는 액체의 중량과 압력에 저항하여 피스톤이 밀리지 않으므로 액체의 모든 중량과 압력을 밀어 올려야 하는 동력 소모는 적어지게 되고,

유입되는 피스톤이 액체의 중량과 압력(측압)의 중심부 속으로 유입됨으로서 액체 속에서 피스톤의 유입은 모든 액체의 중량과 압력에 큰 영향을 받지 않는다.

또한, 피스톤이 액체 속으로 더욱 원활한 유입이 되기 위해서 피스톤은 유입되기 전의 수축된 상태가 돌출되도록 형성하여 액체가 접촉하는 피스톤 외부 측면의 면적이 상부면의 면적보다 더 넓게 형성된 후 액체 속으로 유입이 시작되면 처음 유입될 때 피스톤 상부면에서만 받는 중량과 압력 때문에 소비되는 동력 손실은 매우 적게 된다.

더불어 유입되는 피스톤에 수용된 액체와 유사한 비중을 가지도록 부체를 형성하여 상기 액체 내부에서 부력과 중력이 상쇄하도록 하면 피스톤의 중량으로 소모되는 동력 또한 최소화 할 수 있어 더욱 적은 동력으로 피스톤이 유입 된다.

이하, 도 14 내지 도 17을 참조하여 본 발명에 따른 발전장치의 동작을 설명한다.

도 14에 도시한 바와 같이, 수위가변수단(520)이 가변하여 몸체(510) 내부에 수용된 액체의 수면이 상승하게 되면, 상하이동탱크(530)는 액체로부터 부력을 받아 상승하게 된다. 이때 배출밸브(540)도 액체에 잠긴 상태가 되므로, 배출밸브(540)는 상승하는 방향의 부력을 받게 되고, 따라서 배출밸브(540)는 닫힌 상태를 유지하게 된다.

상하이동탱크(530)가 상승하게 되면, 제1승하강축(610, 620)으로부터 제1동력전달기어로 힘이 전달되어, 발전이 이루어지게 된다.

도 15에 도시한 바와 같이, 상하이동탱크(530)가 상부스토퍼(564)에 달하게 되면, 상부스토퍼(564)에 의하여 상하이동탱크(530)는 더 이상 상승하지 못하고 정지한다. 이 상태에서 액체의 수면이 지속적으로 상승하게 되면, 상하이동탱크(530)에 형성된 유입공(532)으로 액체가 유입되게 된다.

이렇게 상하이동탱크(530)에 액체가 유입되고 난 후, 수위가변수단(520)은 부피가 축소되며 수위를 낮추게 된다.

도 16에 도시된 바와 같이, 액체의 수위가 낮아져 상하이동탱크(530)의 바닥면보다 낮아지게 되면, 상하이동탱크(530)는 더 이상 부력을 제공받지 못하게 되므로 중력에 의하여 하강하게 된다. 상기 상하이동탱크(530)는 하강시에 제2승하강축을 통해, 동력전달축(630)과 연결되므로, 부하를 받게 되어 수면보다 느린 속도로 하강하게 된다.

이 때, 배출밸브(540)는 상하이동탱크(530) 내부에 수용된 액체에 의하여 압력을 받게 되므로 하부로 돌출된 상태가 되어 닫히게 되므로, 상하이동탱크(530)에 수용된 액체가 배출밸브(540)를 통해 유출되지는 않는다.

상하이동탱크(530)가 중력에 의하여 하강하면, 이 에너지는 제2승하강축(610, 620)을 통해 제2동력전달기어로 전달되어, 동력전달축(630)을 회전시키게 된다.

이 때, 제1승하강축(610, 620)의 상승시에 제1동력전달기어가 동력전달축(630)을 회전시키는 방향과, 제2승하강축(610, 620)의 하강시에 제2동력전달기어가 동력전달축(630)을 회전시키는 방향은 동일한 방향으로 형성되어, 동력전달축(630)이 연속적으로 일정한 방향으로 회전할 수 있도록 구성된다.

동력전달축(630)은 발전장치와 연결되어 발전하게 된다

도 17에 도시된 바와 같이, 상하이동탱크(530)가 하사점에 위치한 하부스토퍼(562)에 달하게 되면, 그 보다 먼저 배출밸브(540)가 밸브스토퍼(570)에 의하여 개방된다. 따라서 배출밸브(540)는 밸브스토퍼(570)에 의하여 상방향으로 힘을 받게 되므로, 배출밸브(540)가 개방되어 상하이동탱크(530) 내부의 액체가 배출된다.

상하이동탱크(530) 내부 액체의 배출이 완료되면, 수위가변수단(520)은 다시 부피가 팽창하게 되어 도 13과 같은 상태가 되고, 상기와 같은 동작을 반복하며 발전이 이루어지게 된다.

본 실시예에 따른 수위가변수단(520)도 앞서 설명한 수위가변수단(150)과 동일하게, 부피가변 작동에서 배출되는 공기를 에너지로, 부력을 이용하여 발전장치를 작동하는 부력발전부(300)를 추가로 구비할 수 있다. 부력발전부(300)의 구성과 동작은 앞선 실시예와 동일하므로 중복 설명은 생략한다.

도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수위가변수단과 결합하는 발전장치의 에너지취득부를 나타낸 평면도이다.

도시된 바와 같이, 몸체(510)와 상하이동탱크(530)는 이격되어 형성되어 있으며, 몸체(510)와 승하강 탱크 사이에 이격공간이 존재한다. 이 때 상하이동탱크(530)의 상하운동을 안내하기 위한 가이드수단이 구비될 수 있다.

가이드수단(580)은 하나 이상의 레일(582, 584)과 베어링(586)을 포함한다.상기 레일(582, 584)은 각각 몸체(510)와 상하이동탱크(530)의 서로 대응하는 위치에 형성되며, 레일(582, 584)들 사이에 베어링(586)이 구비되어 마찰력을 감소시키게 된다. 이러한 가이드수단에 의하여 상하이동탱크(530)의 상하운동이 안정적으로 안내될 수 있다.

도시한 실시예는 하나의 에너지변환부와 하나의 에너지취득부로 구성되어 있으나, 복수개의 에너지변환부가 하나의 에너지취득부에 연결되도록 구성할 수도 있고, 복수개의 에너지변환부와 복수개의 에너지취득부를 하나의 발전장치에 연결할 수도 있다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10 : 무게추 100 : 부력제공부
120 : 상부몸체 125 : 이동벽체
135 : 소통밸브 130 : 수문
140 : 하부몸체 142 : 배출밸브
150 : 수위가변수단 152 : 가이드
156 : 유입체크밸브 158 : 배출체크밸브
160 : 이송수단 170 : 바이패스관
200 : 에너지취득부 300 : 부력발전부
310 : 순환벨트 320 : 부력컵
322 : 체크밸브
500 : 에너지변환부 510 : 몸체
520 : 수위가변수단 530 : 상하이동탱크
540 : 배출밸브 610 : 제1승하강축
620 : 제2승하강축 632 : 제1동력전달기어
634 : 제2동력전달기어 640 : 증속기어

Claims (52)

1. 통형상의 몸체에 침지되어 부피가 가변되는 피스톤 형상으로 형성하고,
   상기 피스톤 형상의 외부 표면과 상기 몸체의 내벽 사이는 이격되게 형성하며,
   이격된 부분에 액체가 교통되도록 수용하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 수위가변수단은 동력에 의해 부피가 가변되며 상기 통 형상의 몸체에 수용된 액체수위를 가변시키는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 수위가변수단은
   상기 통형상의 몸체에 수밀구조를 가지는 실린더와 피스톤 형상으로 형성하거나, 또는 수밀구조를 가지는 실린더와 피스톤 형상으로 형성하고 내부에 별도의 실린더와 피스톤을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 수위가변수단의 가변 부분은,
   외부 측면이 액체와 접촉한 상태에서 가변이 시작되도록 돌출된 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 수위가변수단의 가변부분은
   수용된 액체와 유사한 비중을 가지도록 형성하거나, 또는 수용된 액체와 유사한 비중을 가지도록 부채를 형성함으로써 상기 액체 내부에서 부력과 중력이 상쇄되도록 하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 수위가변수단은,
   부피변화가 다단 형식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 몸체는 액체-공간-액체(탱크 이동구간)의 상방향 층상구조를 형성하는 것을 특징으로 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
   
8. 통 형상의 몸체에 형성되는 수위가변수단과 탱크를 상하이동 시키는 에너지변환부;와
   상기 에너지 변환부와 연결되어 동력을 생산하는 에너지 취득부;를 포함하며
   상기 에너지변환부는 상방향 층상구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 상방향 층상 구조는 액체-공간-액체(탱크 이동구간)의 층상구조 형상인 것을 특징으로 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
   
10. 제 1 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 수위가변수단은 상기 몸체 내부에 수용되는 액체의 수위를 조절하며 액체기둥 형상 또는 액체-공간-액체(탱크 이동구간)의 층상구조 형상으로 각각 가변시키는 것을 특징으로 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
11. 제 8 항에 있어서,
    상기 탱크는 부력으로 상승하고, 자중으로 하강하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
12. 제 8 항에 있어서,
    상기 탱크는 상부에 액체를 유입하기 위한 유입 개구를 구비하며,
    하부에 액체의 소통 또는 차단을 위한 배출밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 배출밸브는,
    상기 탱크의 상하이동시에는 차단된 상태를 유지하고,
    상기 탱크가 하사점에 도달하면 개방되는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
14. 제 8 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 몸체는
    상기 탱크의 하사점 위치에
    상기 배출밸브의 하단을 지지하여 상기 배출밸브를 소통시키는 밸브스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
15. 제 12 항에 있어서,
    상기 배출밸브는 하나 이상 형성하며
    관 형상으로 상기 탱크 하부에 상하이동 범위가 제한되어 관통되도록 형성하고,
    상기 이동범위에서 이탈되지 않도록 상부 또는 하부에 돌기 또는 돌출 형상을 형성하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
16. 제 12 항에 있어서,
    상기 배출밸브는
    하부에 부체를 형성하여 부력에 의해 폐쇄하고 상기 탱크 내부로 액체 유입을 차단하거나,
    자중 또는 상기 탱크에 수용되는 액체의 압력으로 폐쇄하고 상기 탱크에 수용되는 액체 유출을 차단하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
17. 제 12 항에 있어서,
    상기 배출밸브는
    상승한 상태나 하강한 상태에서는 폐쇄되고 이동범위의 중간영역에서는 액체가 소통되도록 상기 관 형상에 액체 소통개구가 형성되는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
18. 제 1 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 몸체의 내부에
    상기 탱크의 상하이동 범위를 제한하는 상부스토퍼와, 하부스토퍼를 구비하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
19. 제 1 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 몸체의 내부에
    상기 탱크와 상기 몸체의 사이에 상기 탱크의 상하운동을 안내하는 가이드수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
20. 제 19 항에 있어서,
    상기 가이드 수단은,
    상기 몸체와, 상기 탱크 상하이동의 대응되는 부분에 안내레일을 형성하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
21. 제 19 항에 있어서,
    상기 가이드 수단은,
    상기 몸체와 상기 탱크가 접촉하는 부분의 마찰력을 저감하는 베어링 기능을 상기 몸체 또는 상기 탱크에 각각 형성하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
22. 제 8 항에 있어서,
    상기 에너지 취득부는,
    상기 탱크의 상하운동을 회전운동으로 변환하도록 동력변환부를 형성하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
23. 제 8 항 또는 제 22 항에 있어서,
    상기 탱크는 운동축을 형성하고
    상기 운동축은 에너지취득부에 형성되는 동력변환부와 연결하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
24. 제 8 항 또는 제 22 항에 있어서,
    상기 탱크는 상부에 운동축을 형성하고
    상기 운동축은 동력을 동력변환부로 전달하는 제1운동축과,
    동력을 동력변환부로 전달하는 제2운동축을 포함하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
25. 제 22 항에 있어서,
    상기 동력변환부는 동력전달축을 형성하고,
    상기 동력전달축은 상기 제1운동축에 접촉하는 제1기어 또는 상기 제2운동축에 접촉하는 제2기어를 형성하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제1기어는 상기 제1운동축의 상승시에 토크를 전달받고,
    상기 제2기어는 상기 제2운동축의 하강시에 토크를 전달받는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
27. 제 25 항에 있어서,
    상기 동력전달축은
    상기 제1기어 또는 상기 제2기어로부터 토크를 전달받아 연속적으로 회전하며 상기 동력전달축에 연결되는 발전장치가 발전하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
28. 제 1 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 수위가변수단은
    밀폐된 구조를 가지며,
    부피팽창시 외부의 공기를 상기 수위가변수단 내부로 유입시키는 유입체크밸브와,
    부피수축시 내부의 공기를 외부로 배출시키는 배출체크밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
29. 제 28 항에 있어서,
    통형상의 몸체 내부에 형성되어 액체에 침지된 상태로 상승구간과 하강구간을 가지도록 회전하는 순환벨트와,
    상기 순환벨트에 연결되며 상기 상승구간에서 내부에 공기를 수용할 수 있는 컵 형상을 가지는 복수개의 부력컵과,
    상기 순환벨트의 회전으로부터 동력을 얻는 발전장치를 더 포함하되,
    상기 각각 배출체크밸브에서 배출되는 공기를 상기 부력컵으로 공급하는 공기공급수단을 각각 형성하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
30. 제 29 항에 있어서,
    상기 순환벨트는 풀리와 연결되고, 상기 풀리는 발전장치와 연결되는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
31. 제 29 항에 있어서,
    상기 공기공급수단은 상기 부력컵에 공기를 공급하기 위한 공기공급밸브를 형성하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
32. 제 29 항에 있어서,
    상기 부력컵은 상승시 상기 부력컵 내부에서 외부로 유출되는 공기는 차단하고, 하강시 상기 부력컵 외부에서 내부로 액체를 소통시키는 체크밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치..
    
33. 제 32 항에 있어서,
    상기 체크밸브는
    관 형상으로 상기 부력컵에 상하이동 범위가 제한되어 관통되도록 형성하고,
    상기 상하이동 범위에서 이탈되지 않도록 상부 또는 하부에 돌기 또는 돌출 형상을 형성하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
34. 제 32 항에 있어서,
    상기 체크밸브는
    상기 부력컵 외부로 돌출된 부분에 부체가 형성되고,
    상기 관 형상에 액체 소통개구가 형성되며,
    상기 부체가 부력에 의한 상방향 이동으로 상기 소통개구가 개폐되는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
35. 제 29 항에 있어서,
    상기 공기공급수단은,
    통 형상의 몸체 내부에 수용된 액체 속에 형성하는 부력컵으로 공기를 공급하기 위한 별도의 공압충전수단 또는 공기저장탱크를 각각 형성하고,
    상기 공기를 상기 공기공급수단에 형성되는 공기공급밸브로 공급하여,
    상기 공기를 공급받은 상기 부력컵을 상승시키며,
    상기 부력컵에 연결된 순환밸트를 회전시켜서 상기 순환밸트와 연결되는 폴리가 회전되고,
    상기 폴리에 연결된 발전장치가 작동하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
36. 제 35 항에 있어서,
    상기 공압충전수단은 동력에 의해 작동되며 공압 생성 또는 공기 공급을 하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
37. 제 35 항에 있어서,
    상기 공압충전수단 또는 공기저장탱크는 공기의 유출입을 제어하는 단속밸브를 각각 형성하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
38. 제 1 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 각각 몸체는 내부에 수용된 액체의 수위가 적정하게 유지될 수 있도록 각각 액체충전수단을 형성하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
39. 제 29항에 있어서,
    상기 각각 몸체는 내부에 수용된 액체의 수위가 적정하게 유지될 수 있도록 각각 액체충전수단을 형성하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
    
    
40. 제 1 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 수위가변수단은 센서의 감지에 의하여 전자적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
41. 제 8 항에 있어서,
    상기 수위가변수단 또는 상기 탱크는 각각 센서의 감지에 의하여 전자적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
42. 제 12 항에 있어서,
    상기 배출밸브의 작동은 센서의 감지에 의하여 전자적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
43. 제 14 항에 있어서,
    상기 벨브스토퍼의 작동은 각각 센서의 감지에 의하여 전자적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
44. 제 28 항에 있어서,
    상기 유입체크밸브, 또는 상기 배출체크밸브의 작동은 각각 센서의 감지에 의하여 전자적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
45. 제 29 항에 있어서,
    상기 공기공급수단 또는 상기 부력컵의 작동은 각각 센서의 감지에 의하여 전자적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
46. 제 31 항에 있어서,
    상기 공기공급밸브의 작동은 센서의 감지에 의하여 전자적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
47. 제 32 항에 있어서,
    상기 체크밸브의 작동은 센서의 감지에 의하여 전자적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
48. 제 35 항에 있어서,
    상기 공압충전수단 또는 공기저장탱크의 작동은 각각 센서의 감지에 의하여 전자적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
49. 제 37 항에 있어서,
    상기 단속밸브의 작동은 센서의 감지에 의하여 전자적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
50. 제 38 항에 있어서,
    상기 액체충전수단은 각각 센서의 감지에 의하여 전자적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
51. 제 39 항에 있어서,
    상기 액체충전수단은 각각 센서의 감지에 의하여 전자적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.
    
52. 제 8 항에 있어서,
    상기 에너지변환부 또는 상기 에너지취득부는 각각 하나 이상 연동되어 발전장치를 구동하는 것을 특징으로 하는 수위가변수단과 결합하는 발전장치.

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