(57)【要約】  本発明は水力、重力及び浮力によって発電がなされて、流体の供給を水位によって差等的に供給して流体を供給するポンプの効率を向上させることができる浮力発電装置に関するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部一側に本体排出口（１１）が形成され、上部が開放された形態で形成される本体ハウジング（１０）と、前記本体ハウジング（１０）内部に具備される浮力体（２０）と、前記本体排出口（１１）の排出方向に具備される排出タービン（３０）と、前記本体排出口（１１）の下方に具備され、前記本体排出口（１１）から排出される流体を貯蔵する貯蔵タンク（４０）と、前記貯蔵タンク（４０）に収容された流体をポンプ（５２）を利用して前記本体ハウジング（１０）に供給する揚水管（５０）と、前記浮力体（２０）の上面に垂直で立設されるレックギア（６１）及び前記レックギア（６１）とかみ合うように前記本体ハウジング（１０）上部に具備されるピニオンギア（６２）を含む浮力発電部（６０）と、及び前記排出タービン（３０）及び浮力発電部（６０）から伝達される回転エネルギーを電気エネルギーに変換させる発電機（７０）と、を含むことを特徴とする浮力発電装置。
【請求項２】
前記浮力体（２０）は、その内部が空の形態で構成されて前記本体ハウジング（１０）の内部に供給された流体の一部が前記浮力体（２０）の内部に流入させるための流入口（２２）と、及び前記浮力体（２０）の内部に流入された流体を排出させるための浮力体排出口（２１）が構成され、前記浮力体排出口（２１）の排出方向には第２排出タービン（３１）が設置されたことを特徴とする請求項１に記載の浮力発電装置。
【請求項３】
前記揚水管（５０）には制御バルブ（Ｖ）が具備された複数個の分岐管（５１）が高さによって形成され、前記制御バルブ（Ｖ）の開閉を制御する制御部（８０）をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の浮力発電装置。
【請求項４】
前記本体ハウジング（１０）の側壁に具備される水位感知センサー（１２）をさらに含んで、前記水位感知センサー（１２）のセンシング結果値によって、前記制御部（８０）によって流体が供給される前記分岐管（５１）が決まることを特徴とする請求項３に記載の浮力発電装置。
【請求項５】
前記浮力発電装置は第１浮力発電装置及び第２浮力発電装置で構成されるが、前記第１浮力発電装置で生産された電気エネルギーは隣接した位置にある第２浮力発電装置のポンプに印加されるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の浮力発電装置。
【請求項６】
前記第１浮力発電装置（１）と隣接設置された第２浮力発電装置（２）はポンプ（５２９）と貯蔵タンク（４０）を共同で使用するように構成されたことを特徴とする請求項５に記載の浮力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は浮力発電装置に関するものであり、より詳細には、流体の供給と排出による浮力体の昇降動作によって電気エネルギーを発生させながら流体の排出によるタービンの回転で電気エネルギーを生産することができる浮力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自然環境を利用する発電施設は、化石燃料のような消費的なエネルギー資源ではない風力、潮力、太陽熱及び／または地熱など事実上永久的な自然の力を利用するため地球資源消費節減次元でも望ましく、親環境的であるため国家的な次元で集中的に研究開発されている。しかし、風力、潮力、太陽熱及び／または地熱などのような自然環境を利用する現在の発電施設らは自然的な環境条件に大きく制限を受ける短所がある。例えば、風力発電の場合には風が吹く所に設置されなければならないし、太陽熱発電の場合には太陽熱が照らす所に設置されなければならないなど設置要件側面で制約を受ける問題がある。
【０００３】
このような発電装置と係わった従来技術として、韓国公開特許第１０−２００７−０１１９１８７号公報には浮力発電設備が開示されている。前記浮力発電設備は、水が満たされた貯水槽、気体が満たされた球を前記貯水槽底から貯水槽内部に投入させる投入部、前記貯水槽底に投入された球を受けて収容して水面に上昇しようとする球の浮力を利用して前記貯水槽の内部から上下方向に軌道回転する回転部、水面に浮び上がった球を収去して貯水槽側部と底に形成された移動通路を通じて投入部まで球を移送する移送部及び前記投入部内部に投入待機状態で位置した球に前記貯水槽の底水圧と同じ水頭圧を適用して水中に前記球を投入できるように投入部内部の水位及び水圧を調節する水位調節部を含んで、前記回転部には発電機が連結されて前記回転部の回転によって発電がなされることを特徴としている。
【０００４】
前記浮力発電設備は、水面に浮び上がる気泡によって浮力体が軌道循環するようにして電気エネルギーを得ることができるため騷音がなく、設置可能な環境条件の制約が少なくて多様な方面に活用されることができる長所がある。しかし、前記従来技術には浮力体の軌道循環を利用する技術的思想だけ開示されているだけで、浮力体の軌道循環効率を向上させるための具体的な構成に対しては開示されていない問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２００７−０１１９１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記従来技術が有する問題点を解決するために創出されるものであり、本発明で解決しようとする課題は水力、重力及び浮力によって発電がなされる浮力発電装置を提供することにある。
【０００７】
また、本発明で解決しようとする課題は、流体の供給を水位によって差等的に供給して流体を供給するポンプの効率を向上させることができる浮力発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題を解決するための本発明による浮力発電装置は、下部一側に本体排出口１１が形成されて、上部が開放された形態で形成される本体ハウジング１０と、該本体ハウジング１０内部に具備される浮力体２０と、前記本体排出口１１の排出方向に具備される排出タービン３０と、前記本体排出口１１の下方に具備され、前記本体排出口１１から排出される流体を貯蔵する貯蔵タンク４０と、前記貯蔵タンク４０に収容された流体をポンプ５２を利用して前記本体ハウジング１０に供給する揚水管５０と、前記浮力体２０の上面に垂直で立設されるレックギア６１及び前記レックギア６１とかみ合うように前記本体ハウジング１０上部に具備されるピニオンギア６２を含む浮力発電部６０と、及び前記排出タービン３０及び浮力発電部６０から伝達される回転エネルギーを電気エネルギーに変換させる発電機７０を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、本体ハウジングに流体が供給または排出されることによって浮力体が上昇または下降をするようになって、これによって浮力発電部が正逆方向に回転してエネルギーを生産すると共に本体ハウジングから排出される流体を利用してエネルギーを生産するようにして、発電効率が高い長所がある。
【００１０】
また、本発明は流体を供給するためにポンプが動作する場合、ポンプの電力消費が一番小さな分岐管に流体を供給するように制御バルブを選択的に開閉することによって、排出された流体が最小電力によって再び本体ハウジングに供給するようになされて、発電効率が高い長所がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による浮力発電装置の斜視図である。
【図２】本発明による浮力発電装置の断面図である。
【図３ａ】本発明による浮力発電装置に適用された浮力体の動作状態図である。
【図３ｂ】本発明による浮力発電装置に適用された浮力体の動作状態図である。
【図４】本発明による浮力発電装置で制御部の制御による揚水管の開閉を調節して流体を供給する実施過程を示した状態図である。
【図５】本発明による浮力発電装置で制御部の制御による揚水管の開閉を調節して流体を供給する実施過程を示した状態図である。
【図６】本発明による浮力発電装置に適用された浮力発電部の動作状態図である。
【図７】本発明による浮力発電装置で浮力体の他の実施例を示した図面である。
【図８】本発明による浮力発電装置を複数個設置した状態の構成図である。
【図９】本発明による浮力発電装置が複数個設置された他の実施例の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、水力、重力及び浮力によって発電がなされて、流体の供給を水位によって差等的に供給して流体を供給するポンプの効率を向上させることができる浮力発電装置に関するものである。
【００１３】
図１は、本発明による浮力発電装置の斜視図であり、図２は本発明による浮力発電装置の断面図であり、図３ａ及び図３ｂは本発明による浮力発電装置に適用された浮力体２０の動作状態図である。
【００１４】
本発明の浮力発電装置は、本体ハウジング１０、浮力体２０、排出タービン３０、貯蔵タンク４０、揚水管５０、浮力発電部６０、発電機７０及び制御部８０を含んで構成される。
【００１５】
前記本体ハウジング１０は、その内部に流体（例えば、水（ｗａｔｅｒ）など）を収容して制御によって収容された流体を排出させるものであり、下部一側に本体排出口１１が形成され、流体を収容するために上部が開放された形態で構成されることができる。
【００１６】
前記浮力体２０は、前記本体ハウジング１０の内部に具備され、前記本体ハウジング１０の内部に供給される流体によって浮遊して昇降され、流体の排出によって下降されるようになる。ここで前記浮力体２０は、その内部が空の形態で構成されることができるし、前記本体ハウジング１０の内部に供給された流体の一部が前記浮力体２０の内部に流入させるための流入口２２が構成されることができる。また、前記浮力体２０の内部に流入された流体を排出させるための浮力体排出口２１が構成されることができる。ここで前記浮力体排出口２１の流路を断続する制御バルブが構成される。
【００１７】
前記排出タービン３０は、前記本体排出口１１の排出方向に具備されて前記本体排出口１１から排出される流体によって回転して水力発電がなされる。
【００１８】
また、前記浮力体２０に具備された浮力体排出口２１の排出方向には第２排出タービン３１が設置されることができる。
【００１９】
前記貯蔵タンク４０は、前記本体排出口１１の下流側に具備され、前記本体排出口１１から排出される流体を貯蔵するようになされる。
【００２０】
この時、前記貯蔵タンク４０の大きさが前記本体ハウジング１０の前記本体ハウジング１０に収容された流体をすべて収容することができる程度に前記本体ハウジング１０の流体容量より相対的に大きくなされることができる。
【００２１】
前記揚水管５０はポンプ５２によって前記貯蔵タンク４０に収容された流体をポンピングして前記本体ハウジング１０に供給される移送ラインとして、前記揚水管５０には制御バルブ（V）が具備された複数個の分岐管５１が構成される。この時、前記ポンプ５２は揚水機で構成されることができるし、発電機７０で発電された電気エネルギーを利用して動作されるように構成されることができる。
【００２２】
一方、前記揚水管５０は前記分岐管５１のうち最下側に具備された分岐管５１ａが前記本体排出口１１の位置より相対的に高い位置に具備され、最上側に具備された分岐管５１ｄの排出口は前記本体ハウジング１０の高さに対応される位置に形成される。ここで、前記分岐管５１ａ、５１ｂ、５１ｃ及び５１ｄは前記本体ハウジング１０の高さによって個数が異なることがある。
【００２３】
前記浮力発電部６０は、前記浮力体２０が昇降動作の直線運動を回転運動に変換して電気エネルギーを生産する機能を遂行するものであり、前記浮力体２０の上面中心部に垂直で立設されるレックギア６１及び前記レックギア６１とかみ合うように前記本体ハウジング１０上部に具備されるピニオンギア６２を含んで構成される。このような構成で前記浮力体２０の上昇と下降によって前記レックギア６１が上昇と下降され、前記レックギア６１にかみ合って構成されたピニオンギア６２が回転して回転エネルギーを発生させる。この時、前記ピニオンギア６２には回転力をさらに加速させるための加速ギア６３が具備されることができる。
【００２４】
前記発電機７０は、前記排出タービン３０及び浮力発電部６０から伝達される回転エネルギーを電気エネルギーに変換させる。
【００２５】
前記制御部８０は、前記本体排出口１１の開閉、前記制御バルブ（Ｖ）の開閉及びポンプの駆動を制御する。この時、前記制御バルブ（Ｖ）は前記制御部８０によって遠隔で開閉がなされるように構成されることができる。
【００２６】
このように構成された本発明による浮力発電装置の動作によって電気エネルギーを生産する過程に対して説明する。
【００２７】
電気エネルギーを生産する過程は、
１．流体の収容による浮力体２０の浮力による発電、
２．収容された流体の排出による水力発電、
３．浮力体の下降による位置エネルギーを利用した発電。
４．浮力体に収容された流体の排出による水力発電でなされる。
【００２８】
図３ａは、流体に収容による浮力体２０の浮力によって電気エネルギーを生産する過程を示したものである。添付された図３ａに示されたように、ポンプ５２のポンピングによって前記貯蔵タンク４０に収容された流体を前記揚水管５０を通じて再び前記本体ハウジング１０内部で収容するようになることによって前記浮力体２０が上昇するようになる。前記浮力体２０の上昇によって前記レックギア６１が上昇するようになって、前記レックギ６１に噛合われたピニオンギア６２が回転して回転エネルギーを発生させる。前記ピニオンギア６２の回転エネルギーを利用して発電するようになる。
【００２９】
図３ｂは、収容された流体の排出による電気エネルギーを生産する過程を示したものであり、図３ｂに示されたように、前記本体ハウジング１０内部に流体が収容された状態で前記本体排出口１１を開放するようになれば、前記本体排出口１１を通じて流体が排出され、流体の排出によって前記排出タービン３０を回転させるようになる。
【００３０】
この時、流体の排出によって前記浮力体２０が下降するようになる。前記浮力体２０の下降によって前記レックギア６１が下降するようになって、前記レックギア６１に噛合われたピニオンギア６２が回転して回転エネルギーを発生させる。前記ピニオンギア６２の回転エネルギーを利用して発電するようになる。
【００３１】
浮力体の下降による位置エネルギーを利用した発電は、流体の排出と共に浮力体の下降による発電及び流体が排出された状態で浮力体の下降による発電など二つの方式で区分されることができる。
【００３２】
一番目は、浮力によって上昇された浮力体２０は、流体の排出によって低くなった水位に沿って下降しながら前記ピニオンギア６２を回転させる方式であり、二番目の方式は、流体の排出が完全に排出される時点まで上昇された浮力体２０の位置を固定して流体の排出が完了した以後、浮力によって上昇された前記浮力体２０を下降するように制御してピニオンギア６２を回転させる方式である。
【００３３】
一番目方式の場合には追加的に具備されなければならない構成が必要ないが、流体の排出速度によって前記浮力体２０の位置エネルギーを電気エネルギーに変化させて発電するものであり、浮力体２０の下降速度が遅くて生産される電気エネルギーが少なくなる短所がある。反対に、二番目の方式は、流体が排出されるまで上昇された浮力体２０を固定する装置が必要な短所があるが、浮力体２０の下降速度が早くて生産される電気エネルギーが増加される長所がある。
【００３４】
上のような方式で、位置エネルギーは浮力体の重量、高さ及び加速度に比例して増加される。ここに流体が排出された以後、浮力によって上昇された前記浮力体２０を下降するように制御する二番目の方式は流体の排出によって前記浮力体２０を下降する方式に比べて相対的に多い量の電気エネルギーを生産することができるようになる。
【００３５】
すなわち、二番目の方式が採択される場合には前記浮力体２０が浮力によって上昇して最高点で前記浮力体２０の位置を固定するように制御し、以後流体が完全に排出された以後に前記浮力体２０が下降されることができるように制御されるように構成される。
【００３６】
図４及び図５は、本発明による浮力発電装置に適用された制御部８０の制御による揚水管５０の開閉を調節して流体を供給する実施過程を示した状態図である。参照で図面に表示された‘Ｏ’は開放（Ｏｐｅｎ）、‘Ｃ’は閉鎖（Ｃｌｏｓｅ）を示す。
【００３７】
本発明による浮力発電装置は、排出された流体を揚水管に移送させ、前記揚水管に具備された複数個の前記分岐管５１を通じて前記本体ハウジング１０に収容するようになされる。
【００３８】
すなわち、前記本体ハウジング１０に収容される流体の水位にしたがって揚水の高さを調節してポンピングされるように構成するものであり、揚水の高さに従ってポンピングに使われる電気エネルギーの量が変わるようになる。言い加えると、揚水に所用される電気エネルギー揚水量及び揚水高さによって必要となる電気エネルギーの量が異なるように所要されるものであり、揚水の高さが低いほど所用される電気エネルギーも少なくなるようになる。すなわち、等しい電気エネルギーを利用する場合、揚水の高さが低いほどさらに多い流体を揚水することができる。
【００３９】
添付された図４及び図５を参照すれば、前記分岐管５１のうち最下側に位置した分岐管５１ａは流体を供給するために消耗される電気エネルギー（電力）が一番少なくて、最上側に位置した分岐管５１ｂに流体を供給するために消耗される電力が一番多い。
【００４０】
したがって、本発明の浮力発電装置は、前記本体ハウジング１０内部に収容される流体の水位によって、前記制御部８０はそれぞれの分岐管５１に具備された制御バルブ（Ｖ）の開閉を決めて前記ポンプ５２が使用する電力を調節し、前記本体ハウジング１０に流体が収容されるように構成される。
【００４１】
本発明の図面を参照してさらに詳細に説明すれば、前記本体ハウジング１０に流体を収容するために前記ポンプ５２を最初で動作させる場合、図４ａに示されたように、前記制御部８０は最下側に位置した、すなわちポンプ５２が流体を供給するために要求される電力が一番小さな分岐管５１ａの制御バルブ（Ｖ）を開放して残りの制御バルブ（Ｖ）をすべて閉鎖する。以後、前記制御部８０はポンプ５２が該当分岐管５１ａに流体を供給するために要求される最小電力を計算して該当電力をポンプ５２に伝達して流体を供給するようにする。
【００４２】
以後、図４ｂに示されたように、前記本体ハウジング１０に収容された流体の水位が該当分岐管５１ａが位置した高さより高くなれば該当分岐管５１ａの制御バルブ（Ｖ）を閉鎖し、その次に高い位置に具備された分岐管５１ｂの制御バルブ（Ｖ）を開放した後、該当分岐管５１ｂに流体を供給するために必要な最小電力を計算して該当の電力をポンプ５２に伝達して流体が供給されることができるようにする。次に、図５に示されたように、前記過程を反復的に実施して前記本体ハウジング１０の最上部まで流体が収容されることができるようになされる。
【００４３】
一方、前記本体ハウジング１０に収容された流体が前記本体排出口１１に排出される場合、前記制御バルブ（Ｖ）はすべて閉鎖されるようにする。
【００４４】
この時、前記過程を円滑にするために、本発明による浮力発電装置は前記本体ハウジング１０の側壁に水位感知センサー１２がさらに具備され、前記水位感知センサー１２のセンシング結果値によって前記制御部８０は前記分岐管５１のうち流体が供給されるようにする分岐管を選択するようになされる。
【００４５】
この時、前記水位感知センサー１２は、図４及び図５に示されたように、前記制御部８０は流体が供給される分岐管５１を選択するための構成であるので、前記各分岐管５１ａ、５１ｂ、５１ｃの個数と等しい個数の前記水位感知センサー１２ａ、１２ｂ、１２ｃが具備されるように構成されることができ、また、望ましくは前記各分岐管５１ａ、５１ｂ、５１ｃと前記水位感知センサー１２ａ、１２ｂ、１２ｃが１:１でマッチングされるように構成されることができる。
【００４６】
すなわち、図４を参照して説明すれば、複数個の水位感知センサー１２ａ、１２ｂ、１２ｃが対をなして前記分岐管５１ａ、５１ｂ、５１ｃの高さによって具備されるようにすることで、各水位感知センサー１２が位置した高さに流体の水位が到逹すれば、前記制御部８０は自動で該当水位感知センサーに隣接した分岐管のうちで相対的に高い位置に配置された分岐管の制御バルブ（Ｖ）を開放し、これを除いた残りの分岐管に具備された制御バルブ（Ｖ）は閉鎖することで、該当制御バルブ（Ｖ）が開放された分岐管だけに流体が供給されることができるようにする。
【００４７】
この時、前記ポンプ５２の電力使用効率をさらに高めるために、各水位感知センサーは対をなす各分岐管排出口の下部隣接した位置に具備されることが望ましい。
【００４８】
各水位感知センサー１２ａ、１２ｂ、１２ｃが各分岐管５１ａ、５１ｂ、５１ｃより上部に具備される場合、前記本体ハウジング１０の内部に収容された流体の水位が各分岐管５１ａ、５１ｂ、５１ｃより高くなればこそ、各水位感知センサー１２ａ、１２ｂ、１２ｃのセンシングがなされて、流体が供給される分岐管５１ａ、５１ｂ、５１ｃが変更されることができる。すなわち、各水位感知センサー１２ａ、１２ｂ、１２ｃと対をなす分岐管５１ａ、５１ｂ、５１ｃの排出口が水に浸った状態で流体を供給するようになる場合、前記本体ハウジング１０に収容された流体の水圧より大きい圧力で流体が供給されなければならないので、前記ポンプ５２の電力消耗がさらに多くなる問題点が発生されることがある。
【００４９】
また、前記各水位感知センサー１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、前記分岐管５１ａ、５１ｂ、５１ｃの隣近下部に具備されないで相対的に遠く離れた下部に具備される場合、前記本体ハウジング１０内部に収容された流体の水位が該当分岐管５１ａ、５１ｂ、５１ｃの水位に到達されない状態で前記制御部８０が該当分岐管５１ａ、５１ｂ、５１ｃの制御バルブ（Ｖ）を閉鎖し、それより相対的に高い位置に具備された分岐管５１ａ、５１ｂ、５１ｃが開放されることによって前記ポンプ５２がより多くの電力を消耗しなければならない短所がある。
【００５０】
したがって、本発明では前記各分岐管５１ａ、５１ｂ、５１ｃと対をなす水位感知センサー１２ａ、１２ｂ、１２ｃは該当分岐管５１ａ、５１ｂ、５１ｃの排出口高さと等しい高さに位置されるように構成することで、電力の損失を最大限で減らして発電効率を高めるようにすることが望ましい。
【００５１】
すなわち、本発明によれば、前記の構成によってポンプ５２が揚水に使われる電気エネルギーを最小化することができるので、最終的に最小の電気エネルギーで排出された流体を再び前記本体ハウジング１０に収容させることができる長所がある。
【００５２】
図６は、本発明による浮力発電装置に適用された浮力発電部６０の動作状態図を示した図面である。
【００５３】
前記浮力発電部６０は、前記浮力体２０の上昇と下降によって電気エネルギーを生産すると共に前記浮力体２０の移動をガイドする役割をする。
【００５４】
この時、本発明で前記浮力発電部６０が複数個具備される場合、さらに多い電力を生産すると共に、前記浮力体２０の移動がさらに安定的になされることができる。
【００５５】
すなわち、前記浮力体２０の上昇と下降によってピニオンギア６２が正回転（上昇による回転方向）と逆回転（下降による回転方向）を遂行するようになって、このような回転によって電気エネルギーを生産するようになる。
【００５６】
ところで、前記ピニオンギア６２は正回転及び逆回転時同時に前記レックギア６１にかみ合うように構成される場合、正回転を利用した発電機は逆回転時逆回転による負荷が発生される。同じく、逆回転を利用した発電機は正回転時正回転による負荷が発生され、前記浮力体２０が上昇するか、または下降することができない問題点が発生されることがある。
【００５７】
これによって本発明では前記浮力発電部６０が偶数個具備されるが、お互いに向かい合うように具備され、前記浮力体２０の上昇または下降時に発電がなされる浮力発電部６０を選択的に使用するようにする。
【００５８】
さらに詳細に説明すれば、図６ａに示されたように、本発明は前記浮力体２０が上昇する場合、複数個のピニオンギア６２のうちお互いに向かい合う前記ピニオンギア６２ａを前記レックギア６１にかみ合うように配置し、他のピニオンギア６２ｂは前記レックギア６１から離隔されるように分離して前記浮力体２０の上昇がなされるように構成される。
【００５９】
以後、図６ｂに示されたように、前記浮力体２０の下降時には隣合うピニオンギア６２ｂを該当レックギア６１にかみ合うように制御し、上昇時前記レックギア６１にかみ合ったピニオンギア６２ａは分離して前記浮力体２０の下降（または上昇）がなされるように構成される。
【００６０】
すなわち、前記浮力発電部６０の場合、上昇によって前記レックギア６１にかみ合うピニオンギア６２と下降による前記レックギア６１にかみ合うピニオンギア６２をクラッチ（図示せず）によって前記レックギア６１に接続させてかみ合うように構成されるか、または前記レックギア１から離隔されるように制御されるように制御し、発電機の逆負荷による前記浮力体２０の不動作を防止することができる。
【００６１】
ここで、前記クラッチは前記制御部８０の制御によって駆動される電子クラッチが使われることができる。
【００６２】
一方、前記本体ハウジング１０は、下部に具備される複数個の足によって支持されて固定されることができるし、本発明の大きさ及び重さによって適当な力を有するように設計変更が可能である。
【００６３】
前記のような構成で、前記本体ハウジング１０の内部底面には前記本体ハウジング１０内部の流体が排出された以後、前記浮力体２０の下降によって電気エネルギーを生産するようになるが、前記浮力体２０の下降時前記本体ハウジング１０の内部底に前記浮力体２０が衝突することがある。これに対し、このような衝撃を防止するために前記浮力体２０の下部には緩衝手段２５がさらに具備されることができる。
【００６４】
本発明は、大きさが大型化されるほど多くの量の回転エネルギーを発生させることができる。ここに回転エネルギーに比例して変換される電気エネルギーの量も増加されるため本発明の大きさが大型化されるほど電気エネルギー生産効率が増加されるようになる。
【００６５】
しかし、本発明による浮力発電装置の大きさが大型化されれば、前記本体ハウジング１０が円筒形状でなされる場合内部の流体が排出されることによって浮力体２０との衝突による衝撃も強く伝達される問題が発生するようになる。このような問題を解決するために、前記本体ハウジング１０の内部底面に前記緩衝手段２５が具備されることで、前記本体ハウジング１０と浮力体２０の衝突による衝撃を緩和させることができるようになる。
【００６６】
本発明によれば、前記緩衝手段は複数のゴム突起でなされて浮力体２０の重さを支えることを例にしているが、前記緩衝手段の形状は前記浮力体２０の重さを支えることができるし、前記本体ハウジング１０と浮力体２０の衝突による衝撃を緩和させてくれることができる形状ならいくらでも変更が可能である。
【００６７】
一方、レックギア６１とかみ合う前記ピニオンギア６２の回転速度は浮力体２０の移動速度に比例して増加されるが、浮力体２０の上昇速度及び下降速度によってさらに多い回転エネルギーを発生させるためには前記ピニオンギア６２とかみ合う増速ギア６３がさらに具備されることができる。
【００６８】
前記増速ギア６３は、前記ピニオンギア６２にかみ合うように形成され、前記ピニオンギア６２の回転によって連動されて回転されるように構成される。
【００６９】
例えば、前記増速ギア６３と前記ピニオンギア６２のギア比が１:２〜１００の割合で構成される場合、前記増速ギア６３の回転数は前記ピニオンギア６２の回転数対比２〜１００倍の回転数を有するようになる。
【００７０】
前記増速ギア６３の回転数が前記ピニオンギア６２の回転数に対して２倍未満である場合加速効果が些細で望ましくなくて、前記増速ギア６３の回転数が前記ピニオンギア６２の回転数に対して１００倍を超過する場合加速の割合があまりにも大きくなるようになって前記増速ギア６３の鋸歯などが破損されることがあるため望ましくない。望ましくは、前記増速ギア６３と前記ピニオンギア６２のギア比を１:２５〜５０割合で形成されるようにすることで、前記増速ギア６３の回転数は前記ピニオンギア６２の回転数対比２５〜５０倍になるように構成されることができる。
【００７１】
本発明では前記ピニオンギア６２と増速ギア６３が直接連結されて前記ピニオンギア６２で発生された回転エネルギーが増速ギア６３を通じて増速されて発電部に伝達することで例を挙げて説明しているが、前記ピニオンギア６２と増速ギア６３の連動は別途のチェーン（図示せず）によってなされるようにすることも可能である。
【００７２】
浮力体に収容された流体の排出による水力発電は、浮力体２０の下降が完了された時点でなされる。
【００７３】
流体が排出されて前記浮力体２０の下降が完了すれば、前記浮力体２０に具備された浮力体排出口２１が開放される。前記浮力体排出口２１の開放によって前記浮力体２０内部に収容された流体は前記浮力体排出口２１を通じて排出されながら第２排出タービン３１を回転させ、前記第２排出タービン３１の回転によって電気エネルギーを生産するようになる。
【００７４】
また、前記浮力体排出口２１を通じて排出された流体は再び本体排出口１１を通じて排出されながら排出タービン３０を回転させて電気エネルギーを生産するようになる。
【００７５】
図７は、本発明による浮力発電装置で浮力体の他の実施例を示した図面である。
【００７６】
前記浮力体２０は内部が空のドーナツ形状で構成されることができる。前記浮力体２０がドーナツ形状でなされる場合前記浮力体２０の上部に延長形成されるレックギア６１が立設されるように支持する支持体２１ｃがさらに具備されることができる。これによって、前記浮力体２０の嵩及び重さを減らすことができるため浮力による発電がさらに効率的になされることができる長所がある。
【００７７】
上のように構成された本発明による浮力発電装置には生産された電気エネルギーを貯蔵するためのエネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ：Ｅｎｅｒｇｙ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）が付加することができる。しかし、交流発電機を使用する場合に生産された交流電源を再び直流電源に変換してエネルギー貯蔵システムに入力させなければならないためにエネルギー変換による損失が発生されることがあるし、エネルギー貯蔵システムを構成するのに費用が追加で必要となる問題点がある。
【００７８】
したがって、本発明による浮力発電装置を２個以上複数個具備して生産された電気エネルギーを隣接した他の浮力発電装置のポンプ５２に印加して電気エネルギーを持続的に生産するように構成されることができる。
【００７９】
図８は、本発明による浮力発電装置を複数個設置した状態の構成図を示したものである。
【００８０】
添付された図８を参照すれば、第１浮力発電装置１で生産された電気エネルギーは隣接設置された第２浮力発電装置２のポンプ５２に印加されて流体を前記第２浮力発電装置２の本体ハウジング１０に収容させるように構成される。
【００８１】
すなわち、第１浮力発電装置１では収容された流体の排出によって発生された電気エネルギー及び浮力体の下降による位置エネルギーによって生産された電気エネルギーは隣接した第２浮力発電装置２に印加され、この過程で前記第２浮力発電装置２では流体の収容によって浮力体２０の上昇による電気エネルギーが生産される。
【００８２】
この時、前記第２浮力発電装置２の流体収容による浮力体２０の浮力によって生産された電気エネルギーは余剰電力に出力されることができる。
【００８３】
反対に、前記第１浮力発電装置１で電気エネルギーの生産が中断されれば、隣接した位置にある第２浮力発電装置２は本体ハウジング１０に流体が収容された状態になる。
【００８４】
これに、隣接位置した第２浮力発電装置２は収容された流体を排出し、前記排出によって発生された電気エネルギー及び浮力体の下降による位置エネルギーによって生産された電気エネルギーは第１浮力発電装置１に印加される。これによって、前記第１浮力発電装置１では流体の収容によって浮力体２０の上昇によって電気エネルギーが生産され、前記上昇によって生産された電気エネルギーは余剰電力で出力されることができる。
【００８５】
言い加えると、収容された流体の排出による水力発電と浮力体の下降による位置エネルギーを利用した発電を通じて生産された電気エネルギーは隣接設置された他の浮力発電装置に印加され、前記電力印加浮力発電装置は流体の収容による浮力体２０の浮力による発電によって電気エネルギーを生産するようになる。
【００８６】
図９は、本発明による浮力発電装置が複数個設置された他の実施例の構成図を示したものである。
【００８７】
添付された図９を詳しく見れば、第１浮力発電装置１及び隣接設置された第２浮力発電装置２で構成され、前記第１浮力発電装置１と隣接設置された第２浮力発電装置２はポンプ５２と貯蔵タンク４０を共同で使用するように構成されたものである。
【００８８】
これに、第１浮力発電装置１の本体ハウジング１０から排出された流体は貯蔵タンク４０に収容されてポンプ５２のポンピングによって第２浮力発電装置２の本体ハウジング１０に供給される。この時、前記第１浮力発電装置１は浮力体の下降による位置エネルギーと流体の排出による水力発電がなされながら、第２浮力発電装置２は浮力体の上昇による電気エネルギーが生産される。
【００８９】
また、第２浮力発電装置２の本体ハウジング１０から排出された流体は貯蔵タンク４０に収容されてポンプ５２のポンピングによって第１浮力発電装置１の本体ハウジング１０に供給される。この時、前記第２浮力発電装置２は浮力体の下降による位置エネルギーと流体の排出による水力発電がなされながら、第１浮力発電装置１は浮力体の上昇による電気エネルギーが生産される。
【００９０】
すなわち、前記制御部４０の制御によって排出された流体が供給される本体ハウジング１０が選択されて流体の排出によって発生された電気エネルギー及び浮力体の下降によって発生された電気エネルギーが隣接設置された他の浮力発電装置に印加され、排出された流体は前記電気エネルギーの印加を受けた本体ハウジング１０に収容させる構成である。
【００９１】
このような構成は、揚水するのに使われるポンプ５２及び貯蔵タンク４０を共同で使用することによって設備費用を節減することができる長所がある。
【００９２】
以上で本発明の望ましい実施例を説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されなくて本発明の実施例と実質的に均等な範囲にあるものまで本発明の権利範囲が及ぶものとして理解されなければならないし、本発明の精神を脱しない範囲内で当該発明が属する技術分野で通常の知識を有した者によって多様な変形実施が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、前記従来技術が有する問題点を解決するために創出されるものであり、水力、重力及び浮力によって発電がなされる浮力発電装置を提供することにある。
【符号の説明】
【００９４】
１  第１浮力発電装置
２  第２浮力発電装置
１０  本体ハウジング
１１  本体排出口
１２  水位感知センサー
２０  浮力体
２１  浮力体排出口
２２  流入口
２１ｃ  支持体
３０  排出タービン
３１  第２排出タービン
４０  貯蔵タンク
５０  揚水管
５１  分岐管
５２  ポンプ
６０  浮力発電部
６１  レックギア
６２  ピニオンギア
６３  増速ギア
７０  発電機
８０  制御部
Ｖ  制御バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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