KR20170053874A - 중력과 부력을 이용한 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중력과 부력을 이용한 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세히는 직경 방향으로 절단한 단면이 이격한 두 원인 원환체이며 상기 직경 방향에 따른 양단부에 각각 대향되게 채워진 물을 가두는 격벽이 각각 내장된 중공인 회전부와, 상기 회전부의 형성 방향을 따라 상기 회전부의 외면 일부를 감싸며 상기 회전부의 외면과 접촉되게 내부에 물이 수용되는 원호 형상의 지지 튜브와, 상기 지지 튜브의 양단부에 각각 장착되어 상기 회전부의 외면과 접촉되며 상기 회전부의 회전을 허용하면서 상기 지지 튜브 내부의 물이 지지 튜브 외측으로 누설되는 것을 방지하는 실링부재를 포함하며, 상기 회전부 일측에 수용된 물을 가두는 격벽과 상기 회전부 타측에 수용된 물을 가두는 격벽은 각각 평행을 이루고, 상기 각각의 격벽으로 가둬진 물의 체적은 상기 지지 튜브의 내부 체적에 포함된다.

Description

중력과 부력을 이용한 발전장치{GENERATING EQUIPMENT USING GRAVITY AND BUOYANCY}

본 발명은 중력과 부력을 이용한 발전장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 비교적 간단한 구성으로도 지속적인 에너지 생산이 가능케 하는 중력과 부력을 이용한 발전장치에 관한 것이다.

에너지 공급은 우리나라처럼 에너지화할 수 있는 자원이 부족한 국가에서 각종 산업을 지속적으로 발전시키는데 지상 과제가 되어야 할 것이다.

화석연료는 산업 혁명 이후 우리 생활의 전반을 대폭적으로 빠르고 편리하게 변화시켰으나, 이에 따른 부작용도 상당히 크게 작용하였다.

이에 따라 많은 국가와 연구자들은 수력이나 태양열, 풍력 또는 조력 등 다양한 대체 에너지 개발에 박차를 가하면서 화석연료에 대체할 에너지원을 확보하기 위하여 노력하고 있다.

이중에 수력의 경우 지속적으로 사용할 수 있음은 물론, 큰 에너지를 얻을 수 있다는 이점이 있으나, 초기 설치비용, 즉 산지나 강 등을 인위적으로 깎아내고 막는 등 1차적인 환경파괴가 불가피하다.

그리고, 수력은 사계절에 따른 유량의 변화가 적으면서도 물의 낙차가 큰 곳이 발전에 적합한 만큼, 최적의 입지 조건을 찾기가 힘들다는 문제점도 있다.

따라서, 지속적인 에너지와 전력의 생산이 가능한 장치의 개발은 절실하다고 하겠다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 비교적 간단한 구성으로도 지속적인 에너지 생산이 가능케 하는 중력과 부력을 이용한 발전장치를 제공하기 위한 것이다.

그리고, 본 발명은 주변 환경의 파괴를 극소화하면서도 발전이 가능하도록 하는 중력과 부력을 이용한 발전장치를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 직경 방향으로 절단한 단면이 이격한 두 원인 원환체이며 상기 직경 방향에 따른 양단부에 각각 대향되게 물이 채워지고 채워진 물을 가두는 격벽이 각각 내장된 중공인 회전부와, 상기 회전부의 형성 방향을 따라 상기 회전부의 외면 일부를 감싸며 상기 회전부의 외면과 접촉되게 내부에 물이 수용되는 원호 형상의 지지 튜브와, 상기 지지 튜브의 양단부에 각각 장착되어 상기 회전부의 외면과 접촉되며 상기 회전부의 회전을 허용하면서 상기 지지 튜브 내부의 물이 지지 튜브 외측으로 누설되는 것을 방지하는 실링부재를 포함하며, 상기 회전부 일측의 격벽과 상기 회전부 타측의 격벽은 상호 평행을 이루고, 상기 각각의 격벽으로 가둬진 물의 체적은 상기 지지 튜브의 내부 체적에 포함되는 구조를 적용할 수 있다.

그리고, 본 발명은 직경 방향으로 절단한 단면이 이격한 두 원인 원환체이며 상기 직경 방향에 따른 양단부에 각각 대향되게 물이 채워지고 채워진 물을 가두는 격벽이 각각 내장된 중공인 회전부와, 상기 회전부의 내측 가장자리를 따라 연결되는 원판의 중심부를 관통하는 축의 양단부를 지지하는 지지대 및 상기 지지대와 상기 축의 양단부에 장착되어 상기 축의 회전을 지지하는 베어링을 포함하는 축받이 어셈블리와, 상기 회전부의 형성 방향을 따라 상기 회전부의 외면 일부와 상기 원판의 가장자리부를 감싸며 상기 회전부의 외면과 접촉되게 내부에 물이 수용되는 원호 형상의 지지 튜브와, 상기 지지 튜브의 양단부에 각각 장착되어 상기 회전부의 외면 및 상기 원판의 가장자리부와 접촉되며 상기 회전부의 회전을 허용하면서 상기 지지 튜브 내부의 물이 지지 튜브 외측으로 누설되는 것을 방지하는 실링부재와, 외부로부터 공급된 물이 수용되는 탱크와 상기 탱크로부터 물을 양수하여 상기 회전부에 물을 낙하시켜 상기 회전부를 회전시키는 펌프를 포함하는 펌프 어셈블리를 포함하며, 상기 회전부 일측의 격벽과 상기 회전부 타측의 격벽은 상호 평행을 이루고 상기 각각의 격벽으로 가둬진 물의 체적은 상기 지지 튜브의 내부 체적에 포함되는 구조를 적용할 수도 있을 것이다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.

우선, 지지 튜브로 회전이 지지되며 실링부재로 내부의 물이 누설되지 않도록 방지하는 실링부재로 마감되어 지지 튜브에 접촉하여 회전하는 회전부를 포함하는 구성에 따라서 비교적 간단한 구성으로도 에너지 및 전력 생산을 지속적으로 수행할 수 있다.

따라서, 회전부는 댐이나 주변의 자연을 훼손하는 일이 없이 수류가 발생되는 지점이면 어디든 장착하여 에너지 및 전력 생산을 할 수 있으므로, 주변 환경의 파괴를 극소화하면서도 발전이 가능하게 되는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중력과 부력을 이용한 발전장치의 전체적인 구조를 나타낸 단면 개념도
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중력과 부력을 이용한 발전장치의 전체적인 구조를 나타낸 단면 개념도
도 3은 도 1의 A 부분 확대도

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중력과 부력을 이용한 발전장치의 전체적인 구조를 나타낸 단면 개념도이다.

본 발명은 회전부(100)의 회전을 지지 튜브(200)가 지지하면서 실링부재(300)는 지지 튜브(200) 내부의 물(201)이 누설되지 않도록 하면서 동력을 발생시키는 구조임을 알 수 있다.

회전부(100)는 직경 방향으로 절단한 단면이 이격한 두 원인 도너츠와 같은 형상의 원환체이며, 직경 방향에 따른 양단부에 각각 대향되게 물(101)이 채워지고, 채워진 물(101)을 가두는 격벽(112, 114)이 각각 내장된 중공인 부재이다.

물(101)은 회전부(100)에 이격되게 장착된 격벽(112, 114)으로 각각 구획된 공간에 수용되어 회전력을 발생시키는 역할을 한다.

지지 튜브(200)는 회전부(100)의 형성 방향을 따라 회전부(100)의 외면 일부를 감싸며, 회전부(100)의 외면과 접촉되게 내부에 물(201)이 수용되는 원호 형상의 부재로, 회전부(100)의 회전을 지지하며 내부에 수용된 물(201)은 회전하는 회전부(100)의 외면에서 발생되는 마찰열을 저감하는 역할을 한다.

실링부재(300)는 지지 튜브(200)의 양단부에 각각 장착되어 회전부(100)의 외면과 접촉되며, 회전부(100)의 회전을 허용하면서 지지 튜브(200) 내부의 물이 지지 튜브(200) 외측으로 누설되는 것을 방지한다.

여기서, 회전부(100) 일측에 수용되는 물(101)을 가두는 격벽(112)과, 회전부(100) 타측에 수용되는 물(101)을 가두는 격벽(114)은 각각 평행을 이루고, 각각의 격벽(112, 114)으로 구획되어 물이 수용될 공간의 체적은 상호 동일한 것이 바람직하다.

이때, 각각의 격벽(112, 114)으로 가둬진 물(101)의 체적은 지지 튜브(200)의 내부 체적보다 작게 형성되도록 한다.

그리고, 회전부(100)의 물(101), 즉 격벽(112, 114)에 구획되어 수용된 물(101)이 지지 튜브(200) 내에 수용된 물(201)과 접촉되며 통과하는 순간, 중량은 0이 되며, 격벽(112, 114)으로 가둬진 물(101)에 의한 회전부(100)의 무게 불균형으로써 회전부(100)는 지속적인 회전이 가능하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며, 이하와 같은 다양한 실시예의 적용이 가능함은 물론이다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 중력과 부력을 이용한 발전장치의 주요부인 회전부(100)의 외측에는 회전 방향을 따라 다수개의 지지 롤러(150)를 장착하여, 지지 롤러(150)가 회전부(100)의 회전에 따른 하중을 효과적으로 분산 지지토록 할 수도 있을 것이다.

여기서, 지지 롤러(150)는 도시된 바와 같이 회전부(100)의 외면 형상에 대응되게 중앙부가 오목한 원호 형상의 거치홈(152)이 형성되어 전체적으로 양단부로 갈수록 점차 넓어지는 형상을 이루는 것이 바람직하다.

이때, 지지 롤러(150)는 도시된 바와 같이 회전부(100)와 접촉하며 회전을 지지하기 위하여 표면에 고무나 우레탄 또는 폴리우레탄 수지와 같은 탄성재(151)를 표면에 장착할 수 있을 것이다.

그리고, 지지 롤러(150)는 도시된 바와 같이 발전기(600)와 연결되어 회전부(100)의 회전 에너지를 전력으로 변환시킬 수 있다.

또한, 지지 튜브(200)에는 회전부(100)와 접촉 저항을 줄이고 원활한 회전을 도모할 수 있도록 중성 세제 또는 윤활유 등과 같이 물과 계면을 형성시켜 접촉 저항을 저감시키는 계면 활성제와 같은 물질을 더 투입하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며, 도 2에 도시된 바와 같은 구성의 실시예를 적용할 수도 있음은 물론이다.

즉, 본 발명은 도시된 바와 같이 축받이 어셈블리(400)로 지지되는 회전부(100)의 회전을 지지 튜브(200)가 지지하고 실링부재(300)로 지지 튜브(200)의 물(201)이 누설되는 것을 방지하고, 펌프 어셈블리(500)로 회전부(100)의 회전력을 증강시키거나 보조하는 구조를 적용할 수 있다.

회전부(100)는 직경 방향으로 절단한 단면이 이격한 두 원인 원환체이며, 직경 방향에 따른 양단부에 각각 대향되게 물(101)이 채워지고, 채워진 물(101)을 가두는 격벽(112, 114)이 각각 내장된 중공인 부재이다.

축받이 어셈블리(400)는 회전부(100)의 내측 가장자리를 따라 연결되는 원판(410)과, 원판(410)의 중심부를 관통하는 축(420)과, 축(420)의 양단부를 지지하는 지지대(430) 및 지지대(430)와 축(420)의 양단부에 장착되어 축(420)의 회전을 지지하는 베어링(450)을 포함하며, 회전부(100)의 축방향으로 작용하는 힘을 분산 지지한다.

축(420)의 일단부에는 발전기(600)가 장착되어 회전부(100)의 회전 에너지를 전력으로 변환시킬 수 있다.

지지 튜브(200)는 회전부(100)의 형성 방향을 따라 회전부(100)의 외면 일부와 원판(410)의 가장자리부를 감싸며, 회전부(100)의 외면과 접촉되게 내부에 물(201)이 수용되는 원호 형상의 부재이다.

실링부재(300)는 지지 튜브(200)의 양단부에 각각 장착되어 회전부(100)의 외면 및 원판(410)의 가장자리부와 접촉되며, 회전부(100)의 회전을 허용하면서 지지 튜브(200) 내부의 물(201)이 지지 튜브(200) 외측으로 누설되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.

펌프 어셈블리(500)는 전술한 바와 같이 회전부(100)가 지지 튜브(200)로부터 지속적으로 출입하면서 회전할 수 있도록 지지 튜브(200) 내의 물이 부족하면 보충하기 위한 것으로 외부로부터 공급된 물(W')이 수용되는 탱크(510)와, 탱크(510)로부터 물(W')을 양수하여 지지 튜브(200)에 물(W')을 보충시키는 펌프(520)를 포함하는 것이다.

미설명 부호로 530은 펌프(520)로부터 양수된 물(W')이 임시 수용되는 보조탱크를, 700은 보조탱크(530)로부터 지지 튜브(200)로 공급되는 물(W')이 이동하는 배관 상에 장착되어 전술한 배관의 유로를 개폐하는 밸브이다.

여기서, 회전부(100) 일측에 수용되는 물(101)을 가두는 격벽(112)과, 회전부(100) 타측에 수용되는 물(101)을 가두는 격벽(114)은 각각 평행을 이루며, 각각의 격벽(112, 114)으로 가둬진 물(101)의 체적은 지지 튜브(200)의 내부 체적보다 작은 것이 바람직하다.

이때, 회전부(100)는 특별히 도시하지 않았으나 외측에 회전 방향을 따라 적어도 다수개의 지지 롤러(도 1 참고)로 받침 지지되는 것이 바람직하며, 지지 튜브(200)에는 회전부(100)와 접촉 저항을 줄이고 원활한 회전을 도모할 수 있도록 중성 세제 또는 윤활유 등과 같이 물과 계면을 형성시켜 접촉 저항을 저감시키는 계면 활성제와 같은 물질을 더 투입하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명은 최초에 펌프(520)를 가동하여 물(W')이 회전부(100)에 접촉되면 회전부(100)는 물(W)이 흐르는 방향을 따라 물(W)에 접촉되며 지지 튜브(200)의 물(201)과 계면 활성제로 회전에 탄력을 받아 지속적으로 회전하면서 동력을 발생시킬 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 전술한 바와 같이 각각의 격벽(112, 114) 사이의 공간에 직접 물을 주입할 수도 있음은 물론, 도 3과 같이 출입 가능한 별도의 부재를 이용하여 물을 수용시킬 수도 있다.

즉, 회전부(100)는 튜브체(115)에 물(101)을 주입하고 커버(118)로 마감하는 구조를 적용할 수 있다.

튜브체(115)는 구체적으로, 일측의 격벽(112, 112) 또는 타측의 격벽(114, 114) 사이에 수용되며, 내부에 물(101)이 수용되는 것으로 탄성과 신축성이 있는 소재의 것을 사용할 수 있으며, 튜브체(115)의 일측에는 외부로부터 물(101)을 주입하는 주입구를 개폐하는 마개(115)가 마련되는 것이 바람직하다.

그리고, 커버(116)는 튜브체(115)가 수용되는 회전부(100)의 외주면의 일부에 관통된 부분을 개폐 가능하게 마감할 수 있을 것이다.

이상과 같이 본 발명은 비교적 간단한 구성으로도 지속적인 에너지 생산이 가능하고, 주변 환경의 파괴를 극소화하면서도 발전이 가능하도록 하는 중력과 부력을 이용한 발전장치를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론일 것이다.

100...회전부 200...지지 튜브
300...실링부재 400...축받이 어셈블리
500...펌프 어셈블리 600...발전기
700...밸브

Claims (1)

1. 직경 방향으로 절단한 단면이 이격한 두 원인 원환체이며，상기 직경 방향에 따른 양단부에 각각 대향되게 물이 채워지고, 채워진 물을 가두는 격벽이 각각 내장된 중공인 회전부;
   상기 회전부의 형성 방향을 따라 상기 회전부의 외면 일부를 감싸며, 상기 회전부의 외면과 접촉되게 내부에 물이 수용되는 원호 형상의 지지 튜브; 및
   상기 지지 튜브의 양단부에 각각 장착되어 상기 회전부의 외면과 접촉되며, 상기 회전부의 회전을 허용하면서 상기 지지 튜브 내부의 물이 지지 튜브 외측으로 누설되는 것을 방지하는 실링부재;를 포함하며,
   상기 회전부 일측에 수용된 물을 가두는 격벽과 상기 회전부 타측에 수용된 물을 가두는 격벽은 각각 평행을 이루고, 상기 각각의 격벽으로 가둬진 물의 체적은 상기 지지 튜브의 내부 체적보다 작은 중력과 부력을 이용한 발전장치.

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