KR100290293B1 - 발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 함체형상으로 이루어지며, 내부 공간이 격벽에 의해 구획된 하우징; 상기 하우징을 관통하여 회전 가능하게 설치된 주축에 고정되며 외주연에 다수의 익편이 갖추어진 회전체; 상기 회전체가 위치한 하우징의 대향측 공간부에 회전체에 인접하여 설치된 분사구와 이 분사구에 압축공기를 공급하여 고압으로 공기를 분사하여 회전체를 회동시키는 공기분사수단; 상기 주축의 회전수를 증가시켜 제너레이터에 전달하는 기어박스로 이루어진 전동수단; 상기 주축과 연결되어 회전력을 전달하며, 상기 제너레이터와 도통되는 배터리와 전기적으로 연결되는 구동모터; 상기 분사수단에 의해 회동하는 회전체의 속도를 검출하는 감지수단과, 상기 감지수단으로 부터 입력된 검출값과 기 입력된 속도값을 비교하여 기준값 이하인 경우 상기 구동모터의 전원을 인가하고, 그 이상인 경우 전원을 차단하는 제어수단이 갖추어진 것으로 달성되는데, 이는 기어 박스의 잇수를 조절하여 발전기의 용량을 임의로 선택할 수 있고, 제너레이터에서 발생하는 일부의 전력을 이용함으로써, 최소의 에너지로 최대의 발전 효율을 가질 수 있는 특징을 가지고 있다.

Description

발전기{GENERATOR}

본 발명은 자동차, 선박, 혹은 일반가정에서 사용이 가능한 발전기에 관한 것으로, 특히 고압으로 분사되는 공기압과 구동모터를 이용하여 제너레이터로 부터 전력을 생산하는 발전기에 관한 것이다.

일반적으로 발전기는 그 종류 만큼이나 많은 발전을 거듭하고 있다. 직류 발전기, 동기 발전기 그리고 유도 발전기 등으로 대별되는 발전기는 별도의 에너지원을 통해 산업에 필요한 전력을 생산한다.

그런데 이러한 대다수의 발전기는 일반인 쉽게 취급할 수 없는 복잡한 구조로 이루어져 있으며, 이미 출고당시 사용범위가 한정되어 범용성이 전혀 없고, 전력 생산을 위한 에너지의 과다한 소비로 막대한 비용의 지출되는 문제가 있다.

또한 에너지 소비에 따른 산업 폐기물의 발생 및 공해 발생으로 인한 환경오염을 초래하는 문제가 있다.

물론 바람을 이용하는 즉 풍차의 회전력을 이용하는 발전기가 이미 많은 부분에서 개발되어 에너지를 절감하고 환경 오염을 줄일 수 있다고는 하나 다른 지역에 비해 풍량이 적은 국내에서는 적용하기 어렵고, 설사 시공이 가능하여 전력을 생산을 생산한다 할지라도, 일정한 전력을 생산하기 위해서는 풍차의 부피가 상대적으로 커져야 하며, 그에 따르는 시공상의 어려움이 따른다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 고압의 공기분사수단을 구비하여 회전체를 회동시키고, 이 회전체와 연동하여 제너레이터가 발전되도록 하는 발전기를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 회전체와 연동하여 발전하는 제너레이터의 전력을 부가적으로 설치된 구동모터에 공급하여 연속적으로 주축의 회전이 가능하도록 함으로써, 적은 전력으로 가장 효과적인 발전이 가능하도록 하는 발전기를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 전력을 생산하는데 있어 압축공기를 이용으로써, 최소한의 에너지원으로 전력을 효과적으로 생산함과 동시에 환경오염을 줄일 수 있는 발전기를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 간단한 조작으로 생산 전력량을 자유롭게 선택할 수 있어 자동차를 비롯한 선박 그리고, 일반가정에서도 사용이 가능한 즉 범용성이 우수한 발전기를 제공하는데 있다.

이러한 본 발명의 목적은 함체형상으로 이루어지며, 내부 공간이 격벽에 의해 구획된 하우징; 상기 하우징을 관통하여 회전 가능하게 설치된 주축에 고정되며 외주연에 다수의 익편이 갖추어진 회전체; 상기 회전체가 위치한 하우징의 대향측 공간부에 회전체에 인접하여 설치된 분사구와 이 분사구에 압축공기를 공급하여 고압으로 공기를 분사하여 회전체를 회동시키는 공기분사수단; 상기 주축의 회전수를 증가시켜 제너레이터에 전달하는 기어박스로 이루어진 전동수단; 상기 주축과 연결되어 회전력을 전달하며, 상기 제너레이터와 도통되는 배터리와 전기적으로 연결되는 구동모터; 상기 분사수단에 의해 회동하는 회전체의 속도를 검출하는 감지수단과, 상기 감지수단으로 부터 입력된 검출값과 기 입력된 속도값을 비교하여 기준값 이하인 경우 상기 구동모터의 전원을 인가하고, 그 이상인 경우 전원을 차단하는 제어수단이 갖추어진 것으로 달성된다.

이러한 구성의 본 발명은 기어 박스의 잇수를 조절하여 발전기의 용량을 임의로 선택할 수 있고, 제너레이터에서 발생하는 일부의 전력을 이용함으로써, 최소의 에너지로 최대의 발전 효율을 가질 수 있는 특징을 가지고 있다.

도 1 은 본 발명의 조립 단면도,

도 2 는 본 발명에 적용되는 회전체의 단면도,

도 3 은 본 발명의 블록도,

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 첨부된 도1은 본 발명의 조립 단면도를 나타낸 것으로, 대략 함체형상으로 이루어진 하우징(100)과, 외주연에 다수의 익편(210)이 갖추어져 하우징(100)에 설치된 주축(110)을 중심으로 회동하는 회전체(200) 및 고압으로 공기를 분사하여 상기 회전체(200)를 회동시키는 공기분사수단(300) 그리고 상기 주축(110)의 회전력에 의해 전력을 생산하는 제너레이터(400)로 이루어지며, 상기 주축(110)에 구동모터(600)가 연결되는 구조이다.

상기 하우징(100)은 내부에 공간부(120)를 갖는 함체 형상으로, 이 공간부(120)내에 격벽(121)을 입설되어 일측은 회전체(200)가 위치하고, 대향측은 후술하는 공기분사수단(300)의 분사구(330)가 위치한다.

상기 회전체(200)가 장착되는 하우징(100)의 양측벽(130) 외측면에는 주축(110)이 억지끼워맞춤으로 조립되게 베어링(140)에 장착되며, 이 주축(110)상에 상기 회전체(200)가 굴대설치되는 구조이다. 물론 상기 주축(110)은 회전체(200)의 중앙 양측면에서 일체로 돌출 구성될 수 있다.

상기 회전체(200)는 도 2 와 같이 전후면판(220) 사이에 다수의 익편(210)이 갖추어지고, 그 중앙에 주축(110)이 끼워져 고정될 수 있는 축공(230)이 형성되어 있으며, 원심력 즉 관성에 의한 연속적인 회전력이 유지되게 최소 몇십㎏ 에서 수백㎏의 무게를 가지고 있다.

상기 회전체(200)에 고압으로 공기를 분사하여 회동시키는 분사수단(300)은 하우징(100)의 외부 혹은 내부에 위치하는 컴프레셔(310)와 이 컴프레셔(310)로 부터 공급되는 공기의 이송을 안내하는 이송파이프(320) 그리고, 회전체(200)에 근접하게 설치되어 이송된 공기를 분사하는 분사구(330)로 구성되어 있다.

상기 컴프레셔(310)의 용량은 생산되는 전력량에 따라 결정되며, 후술하는 제어수단(60)에 의해 동작하는 자동식과, 수동조작에 의해 동작하는 수동식 등 어떠한 것도 사용될 수 있으며, 상기 이송파이프(320)에 장착된 밸브(340)의 개폐 방식에 따라 결정된다.

상기 분사구(330)는 회전체(200)에 근접되게 상기 격벽(121)에 선단이 관통된 상태로 설치되며, 그 갯수 또한 임의 조절이 가능하다.

한편 상기 주축(110)의 일측단부에는 상기 구동모터(600)의 회전력이 전달되게 종동풀리(620)가 장착되며, 구동모터(600)는 제너레이터(400)로 부터 공급된다. 즉 상기 구동모터(600)에는 배터리(700)와 전기적으로 연결되고, 이 배터리(700)는 제너레이터(400)와 연결된 구성이다.

또한 상기 구동모터(600)는 하우징(100)의 측벽면(130)에서 연장된 브라켓트(101)에 고정 설치되며, 그 회전축(601)에는 원동풀리(610)가 장착되어 상기 종동풀리(620)와 벨트(630)로 감아져 동력을 전달한다.

상기 원동풀리(610)와 종동풀리(620) 각각은 외경을 달리하는 수개의 풀리가 일체로 구성된 다단계 형식으로 전력의 생산량에 따라 벨트(630)의 위치를 달리하여 회전수를 조절한다.

이러한 상기 주축(110)의 대향측단부에는 제너레이터(400)에 회전력을 제공하는 전동수단(500)이 갖추어져 있다.

이러한 전동수단(500)은 주축(110)의 회전력을 증가시키는 기어박스로 구성되는데, 먼저 주축(110)의 단부에 고정 설치되는 제1기어(510)와 보조축(131)에 설치되는 제2 및 제3기어(520)(530) 그리고 제너레이터(400)의 회전축(410)에 축설된 제4기어(540)로 구성된다.

상기 보조축(131)은 하우징(100)의 측벽(130)에 설치된 축수부(132)에 설치되어 그 축(131)상에 상기 제1기어(510)와 맞물리는 제2기어(520)와 제너레이터(400)의 회전축(410)에 설치된 제4기어(540)와 맞물리는 제3기어(530)가 순차적으로 설치된 구조이다.

상기 각각의 기어(510)(520)(530)(540)들은 제너레이터(400)의 전력 생산량을 감안하여 잇수의 비율이 조절된다.

도면 중 미 설명 부호 6은 회전체의 속도를 검출하는 감지수단이다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명은 자동차 혹은 선박 등에 장착되어 컴프레셔(310)를 동작시켜 전력을 생산하게 되는데, 먼저 사용자는 수동으로 컴프레셔(310)에 전력을 공급하고, 이송 파이프(32에) 설치된 밸브(340)를 개방하여 분사구(330)를 통해 고압으로 공기를 분사시킨다.

분사된 공기압은 회전체(200)의 익편(210)에 압력을 가해 회전체(200)를 회전시키고, 회전체(200)의 회동과 동시에 주축(100)이 회전하며 제1기어(510)가 회동한다, 그에 따라 제1기어(510)와 맞물린 제2기어(520)가 회전하고, 순착적으로 제3 및 제4기어(530)(540)가 연동하며 제너레이터(400)로 부터 전력을 얻게된다.

물론 상기 기어(510)(520)(530)(540)들은 주축(110)의 회전수를 증가시켜 제너레이터(400)에 전달하고, 제너레이터(400)에서는 그 회전수에 비례하여 전력이 생산하게 된다.

제너레이터(400)로 부터 생산되는 전력은 자동차의 전장품, 선박 그리고 일반가정의 조명에 사용되며, 그 일부는 구동모터(600)와 전기적으로 연결된 배터리(700)에 공급되어 구동모터(600)를 동작시켜 원동 및 종동풀리(610)(620)를 통해 회전력이 전달되도록 하여 연속적인 주축(110)을 회전시키는 것으로, 이를 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

첨부된 도 3 은 본 발명의 블록도를 나타낸 것이다.

여기서 감지수단(6)은 회전체(200)의 회전수를 검출하여 제어수단(60)에 입력하고, 입력된 회전수는 기 입력된 기준 회전수와 비교판단되어 구동모터(600)를 제어한다.

다시 말해 최초 공기분사수단(300)의 공기압에 의해 회동하는 회전체(200)는 일정한 회전속도를 가지고 회동하며 주축(110)을 회전 시킨다.

주축(110)이 회전함과 동시에 이 주축(110)에 연결된 전동수단(500)의 기어박스는 주축(110)의 회전속도를 증가시켜 제너레이터(400)에 전달하고, 제너레이터(400)에서 전력을 생산한다.

시간이 지남에 따라 회전체(200)의 회전속도가 감소하고, 감지수단(6)은 이를 검출하여 제어수단(60)에 검출된 속도값을 출력하고, 제어수단(60)은 기 입력된 회전속도와 비교하여 일정한 신호를 출력한다.

여기서 제어수단(60)에 입력된 기준 속도값은 자동차, 선박 혹은 일반 가정에서 필요한 전력을 산출 평균값이 입력된 것으로, 예를 들어 일반가정에서 필요한 전력이 300㎾ 라면 제너레이터(400)의 용량을 감안하여 회전축(110)의 분당 회전수를 산출하고, 그에 알맞는 기어박스를 설계하여 주축(110) 다시 말해 회전체(200)의 분당 회전속도를 산출함으로써, 그 속도값이 제어수단의 기준 속도값이 된다. 물론 기준 속도값은 일정한 범위를 가진다.

제어수단(60)에 입력된 검출값이 기준 속도값 보다 적은 경우 제어수단(60)은 모터(600)의 전원을 인가하고, 그 신호에 따라 모터(600)가 회동하며, 원동 및 종동풀리(610)(620)를 통해 회전력을 주축(110)에 전달함으로써 주축(110)을 회동시켜 회전체(200)의 속도를 유지시켜 연속적인 전력의 생산이 가능하도록 한다.

이상과 같이 본 발명은 압축공기를 이용하여 최초 회전체를 회동시켜 이와 연결된 제너레이터를 통해 전력을 생산하고, 그 일부의 전력을 구동모터와 전기적으로 연결된 배터리에 공급하여 기준 속도값 이하인 경우 제어수단의 신호에 따라 구동하며 주축을 회전시켜 연속적인 전력 생산이 가능하도록 하는 것으로, 기어박스 혹은 구동모터의 동력을 전달하는 각 풀리의 직경을 조절하여 용이하게 발전기의 용량을 조절할 수 있고, 압축공기 및 제너레이터에서 발생하는 일부의 전력을 이용함으로써, 석유와 같은 에너지의 절감이 가능하고, 동시에 산업페기물의 발생을 억제하며, 공해 발생이 극히 미비하여 환경오염을 줄일 수 있는 발명인 것이다.

Claims (1)

1. 함체형상으로 이루어지며, 격벽이 입설되어 구획된 하우징;

   상기 하우징의 일측을 관통하여 설치된 주축에 고정되며 외주연에 다수의 익편이 갖추어진 회전체;

   상기 회전체가 위치한 하우징의 대향측 공간부에 회전체와 인접하여 설치된 분사구를 가지고, 이 분사구에 압축공기를 공급하여 고압으로 공기를 분사하여 회전체를 회동시키는 공기분사수단 및

   전력이 생산되게 상기 주축의 회전수를 증가시켜 제너레이터에 전달하는 기어박스로 구성된 전동수단 그리고,

   상기 주축에 설치된 종동풀리와 벨트로 감아지는 원동풀리가 장착되고 상기 제너레이터와 연결된 배터리와 전기적으로 연결되어 회전하는 구동모터;

   상기 분사수단에 의해 회동하는 회전체의 회전수를 검출하고, 검출된 회전수와 기 입력된 기준 회전수를 비교하여 기준 회전수 보다 떨어지는 경우 상기 모터의 전원을 인가하여 동작시키고, 그 이상으로 회전하면 전류를 차단하는 제어수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 발전기.