KR20190012239A - 부력을 이용한 친환경 발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구조가 간단하여 설치가 용이하고, 발전에 사용되는 에너지가 적어 상대적으로 발전 효율이 높은 부력을 이용한 친환경 발전장치에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 부력을 이용한 친환경 발전장치는, 작동유체가 공급되는 공급관과 상기 작동유체가 배출되는 배출관이 각각 구비되는 작동유체 저장부; 상하로 길이를 가지는 수조와, 상기 수조 내부에 설치되어 작동유체에 의해 승강되는 부력체를 포함하는 1개 이상의 부력발생부; 상기 작동유체를 상기 작동유체 저장부로 공급하는 회수조와, 상기 회수조의 내부에 설치되면서 상기 부력체의 승강 동작에 연동되어 함께 승강되는 중량체를 포함하는 작동유체 회수부; 상기 작동유체에 의해 상승된 상기 부력체와 상기 중량체의 높이를 선택적으로 고정시키는 스토퍼; 상기 부력발생부로부터 상기 작동유체가 내부로 공급되어 저장되면서 선택적으로 상기 회수조로 상기 작동유체를 공급하는 소정 크기의 발전수조와, 상기 발전수조의 내부에 설치되어 작동유체에 의해 승강되는 부력발전체를 포함하는 1개 이상의 발전부; 상기 부력발전체에 연결되면서 상기 부력발전체의 승강 운동을 회전운동으로 변환시키는 크랭크축; 및 상기 크랭크축에 연결되면서 회전 동력에 의해 전기에너지를 발생시키는 발전기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

부력을 이용한 친환경 발전장치{Eco-friendly Power Generation System using Buoyancy}
본 발명은 부력을 이용한 친환경 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수조로 공급되는 물에 의해 승강되는 부력체를 이용하여 발전기를 구동시켜 전기 에너지를 생산하는 부력을 이용한 친환경 발전장치에 관한 것이다.
최근에는 친환경 문제로 인해 원자력 발전이나 화력 발전을 대신하여 풍력, 태양광, 조력, 파력, 부력 등을 이용한 친환경 발전에 대한 관심이 집중되고 있다.
이 중 부력 발전은 물에 의해 부상되는 부유체의 위치에너지를 이용하여 발전기가 구동되어 전기가 생산되도록 구성되는 것으로, 이러한 부력 발전의 종래 기술로는 공개특허공보 제2007-0119187호의 부력 발전설비(이하 '특허문헌'이라 한다)가 개시되어 있다.
상기 특허문헌에 개시된 부력발전설비는 물이 채워진 저수조; 기체가 채워진 공을 상기 저수조 바닥에서 저수조 내부로 투입시키는 투입부; 상기 저수조 바닥으로 투입된 공을 받아 수용하며 수면으로 상승하려는 공의 부력을 이용하여 저수조의 내부에서 상하방향으로 궤도 회전하는 회전부; 수면으로 떠오른 공을 수거하여 저수조 측부와 바닥에 형성된 이동통로를 통해 투입부까지 공을 이송하는 이송부; 및 상기 투입부 내부에 투입대기상태로 위치한 공에 저수조의 바닥 수압과 같은 수두압을 적용하여 수중으로 공을 투입할 수 있도록 투입부 내부의 수위 및 수압을 조절하는 수위조절부를 포함하며, 상기 회전부에는 발전기가 연결되어 회전부의 회전에 의해 발전이 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.
그러나 상기 특허문헌에 개시된 부력발전설비는 공이 상승되려는 부력을 이용하기 위해 공을 이송시키는 동작 구조가 복잡하고, 또한 공을 수조의 하부까지 이송시키기 위해 부력을 상쇄시키는 이송력이 제공되어야 하므로 발전설비를 가동하기 위해 많은 에너지가 사용되어 발전 효율이 떨어지는 문제가 있다.
따라서 구조가 간단하여 설치가 용이하면서 사용 에너지가 적어 발전 효율이 높은 부력을 이용한 친환경 발전장치의 개발이 요구된다.
KR 10-2007-0119187 A (2007. 12. 20.) KR 10-2012-0026731 A (2012. 03. 20.) KR 10-1559329 B1 (2015. 10. 05.) KR 10-1696574 B1 (2017. 01. 09.) KR 10-0792779 B1 (2008. 01. 02.)
본 발명은 상기와 같은 종래의 부력 발전장치가 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 구조가 간단하여 설치가 용이하고, 발전에 사용되는 에너지가 적어 상대적으로 발전 효율이 높은 부력을 이용한 친환경 발전장치를 제공하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 부력을 이용한 친환경 발전장치는, 내부에 소정량의 작동유체가 저장되는 수용공간이 형성되면서 상기 작동유체가 공급되는 공급관과 상기 수용공간에 저장된 상기 작동유체가 배출되는 배출관이 각각 구비되는 작동유체 저장부; 상기 작동유체 저장부로부터 상기 작동유체가 공급되어 내부에 저장되면서 상하로 길이를 가지는 수조와, 상기 수조 내부에 설치되어 작동유체에 의해 승강되는 부력체를 포함하는 1개 이상의 부력발생부; 상기 부력발생부의 일측에 상하로 길이를 가지도록 설치되면서 내부에 저장되는 상기 작동유체를 상기 작동유체 저장부로 공급하는 회수조와, 상기 회수조의 내부에 설치되면서 상기 부력체의 승강 동작에 연동되어 함께 승강되는 중량체를 포함하는 작동유체 회수부; 상기 부력발생부의 상부에 위치되어 상기 작동유체에 의해 상승된 상기 부력체와 상기 중량체의 높이를 선택적으로 고정시키는 스토퍼; 상기 부력발생부로부터 상기 작동유체가 내부로 공급되어 저장되면서 선택적으로 상기 회수조로 상기 작동유체를 공급하는 소정 크기의 발전수조와, 상기 발전수조의 내부에 설치되어 작동유체에 의해 승강되는 부력발전체를 포함하는 1개 이상의 발전부; 상기 부력발전체에 연결되면서 상기 부력발전체의 승강 운동을 회전운동으로 변환시키는 크랭크축; 및 상기 크랭크축에 연결되면서 회전 동력에 의해 전기에너지를 발생시키는 발전기를 포함하고, 상기 수조, 회수조, 발전수조에는, 상기 작동유체가 유입되는 유입구와, 상기 작동유체가 배출되는 배출구가 구비되어, 상기 수조의 상기 유입구는 상기 배출관과 연결되고, 상기 수조의 상기 배출구는 상기 발전수조의 상기 유입구와 연결되며, 상기 발전수조의 상기 배출구는 상기 회수조의 상기 유입구와 연결되고, 상기 회수조의 배출구는 상기 공급관과 연결되어 상기 작동유체가 순환되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명은 상기 수조와 상기 발전수조의 상기 배출구에 선택적으로 유로를 개폐하는 제어밸브가 설치되는 것을 또 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 수조와 상기 회수조의 상기 유입구에 연결되는 유로상에 상기 작동유체의 역류를 방지하는 체크밸브가 설치되는 것을 또 다른 특징으로 한다.
이에 더해 본 발명은 상기 회수조의 바닥이 상기 발전수조의 바닥보다 낮게 형성되는 것을 또 다른 특징으로 한다.
그리고 본 발명은 상기 공급관과 상기 유입구 사이의 유로상에 펌프가 설치되어, 상기 작동유체 저장부에 저장된 상기 작동유체가 소정 압력으로 상기 수조의 내부로 공급되어 상기 부력체와 상기 작동유체의 압력에 의해 상기 중량체가 상승되도록 구성되는 것을 또 다른 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 작동유체 저장부에 저장된 작동유체가 부력발생부의 수조를 거쳐 발전부의 발전수조 내부로 공급되어 부력에 의해 부력발전체를 상승시킨 다음, 제어밸브에 의해 발전수조의 배출구가 개방되어 또 다른 발전수조 또는 회수조로 작동유체가 공급되고, 이렇게 회수조로 공급된 작동유체는 회수조의 중량체가 하강되는 압력에 의해 작동유체 저장부로 회수되면서 발전과 작동유체의 순환이 이루어지며, 그 결과 발전장치를 구동하기 위해 투입되는 에너지(전기 등)에 비해 상대적으로 많은 양의 전기에너지가 생산되어 발전 효율이 높은 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 부력을 이용한 친환경 발전장치의 예를 보인 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 작동유체 저장부, 부력발생부, 회수부 및 스토퍼의 구성을 보인 도면.
도 3은 본 발명에 따른 발전부, 크랭크축 및 발전기의 구성을 보인 도면.
도 4 내지 도 10은 본 발명에 따른 작동유체가 유로를 따라 이동되면서 발전 동작되는 예를 보인 사용 상태도.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 첨부도면에 따라 상세하게 설명한다.
본 발명은 구조가 간단하여 설치가 용이하고, 발전에 사용되는 에너지가 적어 상대적으로 발전 효율이 높은 부력을 이용한 친환경 발전장치를 제공하고자 하는 것으로, 이러한 본 발명은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 작동유체 저장부(10), 부력발생부(20), 회수부(30), 스토퍼(40), 발전부(50), 크랭크축(60) 및 발전기(70)를 포함한다.
작동유체 저장부(10)는 발전장치의 유로를 따라 순환 이동되는 작동유체를 부력발생부(20)로 공급하기 위한 구성이다.
이러한 작동유체 저장부(10)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 소정 크기를 가지는 탱크로 이루어지고, 이러한 작동유체 저장부(10)에는 내부에 저장된 작동유체가 후술되는 부력발생부(20) 쪽으로 공급되도록 유로와 연결되는 배출관(12)과, 발전장치의 유로를 따라 순환되어 회수되는 작동유체가 작동유체 저장부(10)로 공급되도록 하는 공급관(11)을 포함한다.
이때 공급관(11)은 작동유체 저장부(10)의 저면 또는 외측면 하부 쪽에 위치되고, 배출관(12)은 작동유체 저장부(10)의 상면 또는 외측면 상부 쪽에 위치되며, 이에 의해 작동유체 저장부(10)의 내부에 저장된 작동유체가 상대적으로 배출관(12)을 통해 쉽게 배출될 수 있게 된다.
여기서 배출관(12)에는 작동유체 저장부(10)에 소정 수위까지 작동유체가 저장된 후 선택적으로 유로가 개방되어 배출되도록 하는 밸브(도시하지 않음)가 설치되고, 이에 의해 밸브가 개방되면 작동유체 저장부(10)에 저장된 작동유체가 상대적으로 위쪽에 위치되는 작동유체 저장부(10)에서 아래쪽에 위치되는 부력발생부(20) 쪽으로 유로를 따라 흐르게 된다.
이때 배출관(12)에는 밸브가 설치되는 대신 펌프(P)가 설치될 수 있는데, 이 경우 작동유체 저장부(10)에 저장된 작동유체가 펌프(P)를 통해 부력발생부(20) 쪽으로 공급되게 되고, 이러한 펌프(P)는 초기 구동시에만 상용전기를 이용하여 구동된 다음, 이후 후술되는 발전기(70, 70')를 통해 자체 생산되는 전기에너지를 이용하여 구동되도록 구성된다.
이에 더해 배출관(12)과 부력발생부(20)를 연결하는 유로상에는 체크밸브(CV1)가 설치되어 작동유체 저장부(10) 쪽에서 부력발생부(20) 쪽으로 유로를 따라 공급되는 작동유체가 역류하지 않도록 구성된다.
부력발생부(20)는 작동유체 저장부(10)로부터 작동유체가 공급되어 부력에 의해 후술되는 회수부(30)의 중량체(32)를 상승시키는 구성이다.
이러한 부력발생부(20)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상하로 소정 길이를 가지면서 상부가 개방되어 내부에 작동유체가 저장되는 공간이 형성된 원통 모양의 수조(21)와, 상기 수조(21)의 내부에 설치되어 수조(21)로 공급된 작동유체에 의해 승강되는 원통 모양의 부력체(22)를 포함한다.
이때 수조(21)의 바닥은 작동유체 저장부(10)의 바닥보다 높이가 낮도록 형성되고, 수조(21)와 부력체(22)는 후술되는 회수부(30)의 중량체(32)를 상승시키는 충분한 부력을 발생시키기 위해 한 쌍 또는 복수 개가 일렬 또는 복수 열로 설치되며, 이러한 복수 개의 수조(21)에 설치되는 부력체(22)의 상단에는 연결바(B)가 설치되어 복수 개의 부력체(22)가 연결바(B)에 의해 연동되어 동작되도록 구성된다.
또한, 수조(21)의 외측면 하부 쪽에는 작동유체 저장부(10)의 배출관(12)과 연결되는 유로에 연결되어 수조(21)의 내부로 작동유체가 공급되도록 하는 유입구(21A)가 형성되고, 수조(21)의 저면에는 수조(21)의 내부에 저장된 작동유체가 후술되는 발전부(50) 쪽으로 공급되도록 하는 유로에 연결되는 배출구(21B)가 형성된다.
그리고 수조(21)의 배출구(21B)에는 유로를 개폐 조절하는 제어밸브(V1)가 설치되고, 이에 의해 수조(21)에 저장된 작동유체가 제어밸브(V1)의 개폐동작에 의해 발전부(50) 쪽으로 공급되거나 또는 공급이 차단되게 된다.
이에 더해 부력체(22)는 내부에 중공부가 형성된 관체로 형성되면서 물 등의 작동유체에 의해 쉽게 뜰 수 있는 플라스틱 등의 재질로 이루어지고, 수조(21)의 내측면과 부력체(22)의 외측면 사이에 1㎝ 이하의 작은 간극만이 형성되도록 구성되며, 이에 의해 수조(21)의 내부에 저장되는 작동유체가 수조(21)와 부력체(22) 사이의 틈으로 유입되어 수위가 상승되는 것이 최소화되면서 작동유체의 부피에 의한 압력과 부력체(22)의 부력이 동시에 작용하여 부력체(22)가 상승되게 되고, 그 결과 후술되는 회수부(30)의 중량체(32)의 무게가 부력체(22)에 비해 상대적으로 무겁더라도 부력체(22)에 의해 쉽게 상승되게 된다.
회수부(30)는 부력발생부(20)의 부력체(22)에 의해 상승된 다음 선택적으로 하강되도록 구성되어 작동유체를 작동유체 저장부(10)로 공급하는 구성이다.
이러한 회수부(30)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 부력발생부(20)의 일측에 상하 길이를 가지도록 설치되면서 내부에 저장되는 작동유체를 작동유체 저장부(10)로 공급하는 원통 모양의 회수조(31)와, 상기 회수조(31)의 내부에 설치되면서 부력체(22)의 승강 동작에 연동되어 함께 승강되는 원통 모양의 중량체(32)를 포함한다.
이때 회수조(31)의 바닥은 후술되는 발전부(50, 50')의 발전수조(51, 51') 바닥보다 낮은 높이를 가지도록 형성되고, 이러한 회수조(31)의 외측면 하부 쪽에는 작동유체 저장부(10)의 공급관(11)과 연결된 유로에 연결되는 배출구(31B)가 형성되며, 회수조(31)의 저면에는 후술되는 발전부(50, 50')로부터 작동유체가 공급되는 유입구(31A)가 형성된다.
그리고 유입구(31A) 쪽에는 발전부(50, 50')에서 회수조(31) 쪽으로 흐르는 작동유체가 역류하지 않도록 하는 체크밸브(CV2)가 설치되고, 배출구(31B) 쪽에는 작동유체가 회수조(31) 쪽으로 역류하지 않도록 하는 또 다른 체크밸브(CV3)가 설치된다.
또한, 중량체(32)는 상단이 연결바(B)에 연결되어 부력체(22)의 상승에 의해 함께 상승되도록 구성되고, 이에 의해 중량체(32)가 자유 낙하되면 중량체(32)의 하중으로 인해 회수조(31)의 내부에 저장된 작동유체가 소정 압력으로 압축되게 되며, 그 결과 체크밸브(CV2, CV3)에 의해 자연스럽게 유로가 선택되어 작동유체가 배출구(31B)를 통해 상대적으로 높은 위치에 위치된 작동유체 저장부(10)로 공급되게 된다.
스토퍼(40)는 부력발생부(20)와 회수부(30)의 상부에 위치되어 작동유체에 의해 상승된 부력체(22)와 중량체(32)의 높이를 고정시키는 구성이다.
이러한 스토퍼(40)는 랙과 피니언, 액추에이터, 모터 등의 기계적 구성에 의해 수평으로 이동 가능하게 설치되고, 이에 의해 부력체(22)와 중량체(32)를 연결하는 연결바(B)가 감지되면 자동으로 수평 이동되어 연결바(B)를 고정시키게 된다.
그리고 설정된 시간이 경과되거나 또는 회수조(31)에 작동유체가 소정 수위 감지되면 자동으로 수평 이동되어 연결바(B)의 고정을 해제시키도록 제어되고, 이에 의해 소정 높이(상사점)에 고정된 중량체(32)가 자중에 의해 하강되게 된다.
이를 위해 스토퍼(40)에는 연결바(B)를 감지하거나 또는 부력체(22) 또는 중량체(32)를 감지하는 센서(또는 리미트 스위치, 도시하지 않음)가 설치되고, 회수조(31)에는 작동유체의 수위를 감지하는 수위감지센서(도시하지 않음)가 설치될 수 있다.
이러한 스토퍼(40)는 작동유체가 부력발생부(20)로 초기 공급된 다음, 복수 개의 발전부(50, 50')를 거쳐 회수조(31)로 최소 회수되는 1회에 한하여 작동되도록 구성되는데, 이는 초기 구동시 부력체(22)가 스토퍼(40)에 의해 고정된 상태에서 작동유체 저장부(10)로부터 일정량의 작동유체가 소정 시간 간격을 두고 복수 회 공급되면, 수조(21), 회수조(31) 및 발전부(50, 50')의 내부로 작동유체가 연속적으로 유입 및 배출되게 된다.
따라서 작동유체가 회수조(31)의 내부로 최초 유입될 때까지만 중량체(32)의 자유 낙하를 지연시키고, 이후 작동유체에 의해 부력체(22)와 중량체(32)가 연속적으로 승강되면서 발전장치의 유로를 따라 작동유체가 순환되게 된다.
그 결과 발전장치의 초기 구동시 스토퍼(40)를 통해 연결바(B)를 고정한 다음 소정 시간을 두고 연결바(B)의 고정을 해제하기 위한 정도의 전원만이 인가되고 나면, 이후 스토퍼(40)를 구동하기 위한 전원이 추가로 인가될 필요가 없으므로 발전장치의 구동이 지속됨에 따른 발전 효율이 크게 향상되게 된다.
발전부(50)는 부력발생부(20)로부터 작동유체가 공급되어 부력에 의해 후술되는 크랭크축(60, 60')을 회전시켜 동력을 발생시키는 구성이다.
이러한 발전부(50)는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 상하로 소정 길이를 가지면서 부력발생부(20)로부터 작동유체가 공급되어 저장되는 원통 모양의 발전수조(51)와, 상기 발전수조(51)의 내부에 설치되어 작동유체에 의해 승강되는 부력발전체(52)를 포함한다.
이때 발전수조(51)의 외측면 하부 쪽에는 수조(21)의 배출구(21B)와 연결되는 유로와 연결되어 작동유체가 내부로 유입되도록 하는 유입구(51A)가 형성되고, 저면에는 내부의 작동유체가 하류 쪽에 위치되는 또 다른 발전부(50') 또는 회수조(31)와 연결되어 작동유체를 공급하는 배출구(51B)가 형성된다.
그리고 배출구(51B)에는 발전수조(51) 내부에 저장된 작동유체의 배출을 제어하기 위한 제어밸브(V2)가 설치된다.
또한, 부력발전체(52)는 부력체(22)와 같이 내부에 중공부가 형성된 원통 모양의 관체로 형성되면서 물 등의 작동유체에 의해 쉽게 뜰 수 있는 플라스틱 등의 재질로 이루어진다.
한편, 발전부(50)에 더하여 발전부(50)와 동일한 구조의 또 다른 발전부(50')가 일렬로 설치될 수 있는데, 이 경우에는 상류 쪽에 위치되는 발전수조(51)에 비해 상대적으로 하류 쪽에 위치되는 발전수조(51')의 바닥 높이가 낮게 형성되어 소정의 높이차(H1)를 가지게 된다.
그리고 최하류에 위치되는 발전수조(51')의 바닥 높이는 회수조(31)의 바닥 높이보다 높게 형성되어 소정의 높이차(H2)를 가지게 되고, 그 결과 회수조(31)가 발전장치의 수조(21)와 발전수조(51, 51')보다 가장 낮은 높이의 바닥을 가지도록 형성되게 된다.
위에서는 2개의 발전부(50, 50')가 일렬로 설치되는 것으로만 도시되고 설명되었으나, 이와 달리 필요한 발전 용량 등에 따라 3개 이상의 발전부가 일렬로 설치될 수 있고, 이 경우 최하류에 위치되는 발전수조의 바닥 높이가 회수조(31)의 바닥 높이보다 높은 위치에 위치될 수 있도록 회전수조(31)가 하부로 더욱 길게 형성되게 된다.
크랭크축(60)은 부력발전체(52)에 연결되어 부력발전체(52)의 승강 운동(상하 왕복운동)을 회전운동으로 변환시켜 회전 동력을 발생시키는 구성이다.
이러한 크랭크축(60)은 도 3에 도시된 바와 같이 소정 길이를 가지는 수평의 축과, 부력발전체(52)와 크랭크축(60)을 연결하는 커넥팅로드(도시하지 않음)를 포함한다.
이때 크랭크축(60)은 복수 개의 발전부(50, 50')에 맞추어 복수 개가 설치될 수 있다.
발전기(70, 70')는 크랭크축(60, 60')의 일단에 설치되어 크랭크축(60, 60')의 회전 동작에 따른 전기에너지를 발생시키는 구성으로, 이러한 발전기(70, 70')는 공지된 발전기 중에서 선택되어 구성되는 것이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하에서는 본 발명에 따른 부력을 이용한 친환경 발전장치가 초기 구동되는 예에 따라 설명한다.
작동유체 저장부(10)에는 발전장치의 유로를 따라 연속적으로 소정량의 작동유체가 순환될 수 있도록 충분한 양의 작동유체가 저장되고, 이러한 작동유체 저장부(10)의 배출관(12)을 통해 도 4에 도시된 바와 같이 수조(21)의 내부로 작동유체가 공급되면 부력체(22)가 작동유체에 의해 소정 높이로 상승되게 된다.
이때 연결바(B)에 의해 연결된 중량체(32)가 부력체(22)에 의해 함께 상승되고, 이러한 연결바(B)가 최대로 상승된 높이(상사점)에 위치되면 스토퍼(40)가 동작되어 연결바(B)가 고정된다.
그리고 도 5에 도시된 바와 같이 배출구(21B)의 제어밸브(V1)가 개방되어 수조(21)에 저장된 작동유체가 상류 쪽에 위치되는 발전부(50)의 발전수조(51)로 공급된다.
이렇게 발전부(50)의 발전수조(51)로 작동유체가 공급되면 도 6에 도시된 바와 같이 작동유체에 의해 부력발전체(52)가 소정 높이로 상승되면서 크랭크축(60)을 회전시키게 되고, 이에 의해 해당 크랭크축(60)에 연결된 발전기(70)에서 전기가 생산되게 된다.
또한, 부력발전체(52)가 최대로 상승되어 크랭크축(60)이 상사점에 위치되면 도 7에 도시된 바와 같이 배출구(51B)의 제어밸브(V2)가 개방되어 상대적으로 하류 쪽에 위치되는 또 다른 발전부(50')의 발전수조(51')로 작동유체가 공급되고, 이에 의해 부력발전체(52')가 상승되면서 또 다른 크랭크축(60')이 회전되어 해당 크랭크축(60')에 연결된 발전기(70')에서 전기가 생산되게 된다.
이때 작동유체가 하류 쪽의 발전수조(51')로 공급됨과 동시에 부력발생부(20)로부터 또 다른 소정량의 작동유체가 상류 쪽의 발전수조(51)로 공급되게 되고, 이에 의해 복수 개의 부력발전체(52, 52')가 교대로 연속하여 승강되면서 발전기(70, 70')로부터 전기가 생산되게 된다.
이를 위해 작동유체 저장부(10)는 수조(21)에 저장된 작동유체가 발전수조(51) 쪽으로 공급되도록 제어밸브(V1)가 개방되고 나면, 밸브가 개방되거나 또는 펌프(P)가 동작되어 수조(21)로 소정량의 작동유체가 공급되고, 이후 상류 쪽에 위치된 발전수조(51)의 작동유체가 다시 하류 쪽에 위치되는 또 다른 발전수조(51')로 공급되도록 제어밸브(V2)가 개방될 때 수조(21)의 제어밸브(V1)가 함께 개방되면서 상류 쪽에 위치되는 발전수조(51)에 소정 간격(시간차)을 두고 작동유체가 지속 공급되게 된다.
한편, 최하류 쪽에 위치되는 발전수조(51')에 작동유체가 공급되어 부력발전체(52')가 최대로 상승되고 나면 도 8에 도시된 바와 같이 해당 배출구(51B')에 설치된 제어밸브(V2')가 개방되고, 이에 의해 도 9에 도시된 바와 같이 바닥이 상대적으로 낮은 회수조(31)로 작동유체가 자연스럽게 공급(회수)되게 된다.
이렇게 작동유체가 회수조(31)로 초기 공급되고 나면, 연결바(B)를 고정시키는 스토퍼(40)의 고정이 해제되고, 이에 의해 중량체(32)의 자중에 의해 부력체(22)와 중량체(32)가 함께 하강되면서 회수조(31) 내부의 작동유체가 중량체(32)에 의해 압축되어 배출구(31B)를 통해 상대적으로 높은 위치에 위치된 작동유체 저장부(10) 쪽으로 고압 이송되어 회수되게 된다.
이후, 작동유체 저장부(10)에 저장된 작동유체가 다시 수조(21) -> 발전수조(51, 51') -> 회수조(31) -> 작동유체 저장부(10)로 연결되는 유로를 따라 순환되면서 발전기(70, 70')를 통해 연속적으로 전기가 생산되고, 그 결과 전기를 생산하기 위해 제어밸브(V1, V2, V2'), 스토퍼(40) 및 펌프(P)에 투입되는 전기량이 적기 때문에 높은 효율로 전기에너지가 생산되게 된다.
위에서는 본 발명에 따른 수조(21), 회수조(31), 발전수조(51, 51')와 이들에 내부에 설치되는 부력체(22), 중량체(32) 및 부력발전체(52, 52')가 원통 모양으로 형성되는 것으로 설명되었으나, 이는 통상의 기술자에 의해 쉽게 실시되기 위해 다양한 모양으로 변경되어도 무방하다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 작동유체 저장부에 저장된 작동유체가 부력발생부의 수조를 거쳐 발전부의 발전수조 내부로 공급되어 부력에 의해 부력발전체를 상승시킨 다음, 제어밸브에 의해 발전수조의 배출구가 개방되어 또 다른 발전수조 또는 회수조로 작동유체가 공급되고, 이렇게 회수조로 공급된 작동유체는 회수조의 중량체가 하강되는 압력에 의해 작동유체 저장부로 회수되면서 순환되게 되고, 그 결과 연속적으로 발전이 이루어지게 된다.
위에서는 설명의 편의를 위해 바람직한 실시예를 도시한 도면과 도면에 나타난 구성에 도면부호와 명칭을 부여하여 설명하였으나, 이는 본 발명에 따른 하나의 실시예로서 도면상에 나타난 형상과 부여된 명칭에 국한되어 그 권리범위가 해석되어서는 안 될 것이며, 발명의 설명으로부터 예측 가능한 다양한 형상으로의 변경과 동일한 작용을 하는 구성으로의 단순 치환은 통상의 기술자가 용이하게 실시하기 위해 변경 가능한 범위 내에 있음은 지극히 자명하다고 볼 것이다.
10: 작동유체 저장부 11: 공급관
12: 배출관 20: 부력발생부
21: 수조 21A: 유입구
21B: 배출구 22: 부력체
30: 회수부 31: 회수조
31A: 유입구 31B: 배출구
32: 중량체 40: 스토퍼
50, 50': 발전부 51, 51': 발전수조
51A, 51A': 유입구 51B, 51B': 배출구
52, 52': 부력발전체 60, 60': 크랭크축
70, 70': 발전기 B: 연결바
CV1, CV2, CV3: 체크밸브 H1, H2: 높이차
V1, V2, V2': 제어밸브

Claims (5)

  1. 내부에 소정량의 작동유체가 저장되는 수용공간이 형성되면서 상기 작동유체가 공급되는 공급관(11)과 상기 수용공간에 저장된 상기 작동유체가 배출되는 배출관(12)이 각각 구비되는 작동유체 저장부(10);
    상기 작동유체 저장부(10)로부터 상기 작동유체가 공급되어 내부에 저장되면서 상하로 길이를 가지는 수조(21)와, 상기 수조(21) 내부에 설치되어 작동유체에 의해 승강되는 부력체(22)를 포함하는 1개 이상의 부력발생부(20);
    상기 부력발생부(20)의 일측에 상하로 길이를 가지도록 설치되면서 내부에 저장되는 상기 작동유체를 상기 작동유체 저장부(10)로 공급하는 회수조(31)와, 상기 회수조(31)의 내부에 설치되면서 상기 부력체(22)의 승강 동작에 연동되어 함께 승강되는 중량체(32)를 포함하는 작동유체 회수부(30);
    상기 부력발생부(20)의 상부에 위치되어 상기 작동유체에 의해 상승된 상기 부력체(22)와 상기 중량체(32)의 높이를 선택적으로 고정시키는 스토퍼(40);
    상기 부력발생부(20)로부터 상기 작동유체가 내부로 공급되어 저장되면서 선택적으로 상기 회수조(31)로 상기 작동유체를 공급하는 소정 크기의 발전수조(51)와, 상기 발전수조(51)의 내부에 설치되어 작동유체에 의해 승강되는 부력발전체(52)를 포함하는 1개 이상의 발전부(50);
    상기 부력발전체(52)에 연결되면서 상기 부력발전체(52)의 승강 운동을 회전운동으로 변환시키는 크랭크축(60); 및
    상기 크랭크축(60)에 연결되면서 회전 동력에 의해 전기에너지를 발생시키는 발전기(70);
    를 포함하고,
    상기 수조(21), 회수조(31), 발전수조(51)에는,
    상기 작동유체가 유입되는 유입구(21A, 31A, 51A)와, 상기 작동유체가 배출되는 배출구(21B, 31B, 51B)가 구비되어, 상기 수조(21)의 상기 유입구(21A)는 상기 배출관(12)과 연결되고, 상기 수조(21)의 상기 배출구(21B)는 상기 발전수조(51)의 상기 유입구(51A)와 연결되며, 상기 발전수조(51)의 상기 배출구(51B)는 상기 회수조(31)의 상기 유입구(31A)와 연결되고, 상기 회수조(31)의 배출구(51B)는 상기 공급관(11)과 연결되어 상기 작동유체가 순환되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 친환경 발전장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 수조(21)와 상기 발전수조(51)의 상기 배출구(21B, 51B)에는,
    선택적으로 유로를 개폐하는 제어밸브(V1, V2)가 설치되는 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 친환경 발전장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 수조(21)와 상기 회수조(31)의 상기 유입구(21A, 51A)에 연결되는 유로상에는,
    상기 작동유체의 역류를 방지하는 체크밸브(CV1, CV2)가 설치되는 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 친환경 발전장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 회수조(31)의 바닥이 상기 발전수조(51)의 바닥보다 낮게 형성되는 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 친환경 발전장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 공급관(11)과 상기 유입구(21A) 사이의 유로상에는,
    펌프(P)가 설치되어, 상기 작동유체 저장부(10)에 저장된 상기 작동유체가 소정 압력에 의해 상기 수조(21)의 내부로 공급되어 상기 부력체(22)와 상기 작동유체의 압력에 의해 상기 중량체(32)가 상승되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 친환경 발전장치.
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