KR100973463B1 - 발전원리 학습용 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발전원리 학습용 장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 외주면에 내부공간으로 연통하는 유입공이 일정한 간격으로 형성된 하우징과, 상기 하우징의 내부에 축고정된 회전축과, 상기 회전축의 외주면에 일정한 간격으로 형성된 회전날개를 포함하여 이루어진 회전부와; 고압공기를 상기 하우징의 유입공으로 공급하여 상기 회전날개를 회전시키는 고압공기발생부와; 상기 회전부의 회전축과 연결되어 상기 회전축의 회전운동에 의해 발전을 행하는 발전부와; 상기 발전부와 전기적으로 연결되어 전기에너지를 다른 에너지로 변환하여 전기의 발생을 신체의 감각기관을 통하여 확인할 수 있는 발전확인부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발전원리 학습용 장치에 관한 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명은 학습자들에게 풍력, 수력 또는 고온·고압의 스팀을 이용하여 전기에너지를 생성하는 발전원리를 육안으로 직접 확인할 수 있도록 하여 이해의 편의를 도모할 수 있는 효과가 있다.

회전부, 고압공기발생부, 발전부, 발전확인부

Description

발전원리 학습용 장치{DEVELOPMENT PRINCIPAL STUDYING SYSTEM}

본 발명은 외주면에 내부공간으로 연통하는 유입공이 일정한 간격으로 형성된 하우징과, 상기 하우징의 내부에 축고정된 회전축과, 상기 회전축의 외주면에 일정한 간격으로 형성된 회전날개를 포함하여 이루어진 회전부와; 고압공기를 상기 하우징의 유입공으로 공급하여 상기 회전날개를 회전시키는 고압공기발생부와; 상기 회전부의 회전축과 연결되어 상기 회전축의 회전운동에 의해 발전을 행하는 발전부와; 상기 발전부와 전기적으로 연결되어 전기에너지를 다른 에너지로 변환하여 전기의 발생을 신체의 감각기관을 통하여 확인할 수 있는 발전확인부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발전원리 학습용 장치에 관한 것이고,

구체적으로, 학습자들에게 풍력, 수력 또는 고온·고압의 스팀을 이용하여 전기에너지를 생성하는 발전원리를 육안으로 직접 확인할 수 있도록 하여 이해의 편의를 도모할 수 있는 발전원리 학습용 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 풍력, 수력 또는 고온ㆍ고압의 스팀을 이용하여 전기에너지를 생성하는 발전원리에 대해서는 학교 등의 교육단체에서 이론적으로 학습될 뿐 전기 에너지를 생성하는 과정을 육안으로 확인하는 것은 직접 발전소 등을 찾아가지 않으면 관찰할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로써, 학습자들에게 풍력, 수력 또는 고온·고압의 스팀을 이용하여 전기에너지를 생성하는 발전원리를 육안으로 직접 확인할 수 있도록 하여 이해의 편의를 도모할 수 있는 발전원리 학습용 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 외주면에 내부공간으로 연통하는 유입공이 일정한 간격으로 형성된 하우징과, 상기 하우징의 내부에 축고정된 회전축과, 상기 회전축의 외주면에 일정한 간격으로 형성된 회전날개를 포함하여 이루어진 회전부와; 고압공기를 상기 하우징의 유입공으로 공급하여 상기 회전날개를 회전시키는 고압공기발생부와; 상기 회전부의 회전축과 연결되어 상기 회전축의 회전운동에 의해 발전을 행하는 발전부와; 상기 발전부와 전기적으로 연결되어 전기에너지를 다른 에너지로 변환하여 전기의 발생을 신체의 감각기관을 통하여 확인할 수 있는 발전확인부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발전원리 학습용 장치를 제공한다.

그리고, 상기 고압공기발생부의 고압공기와 함께 물을 상기 하우징의 유입공으로 공급하는 물공급부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 발전원리 학습용 장치 를 제공한다.

또한, 상기 고압공기발생부의 고압공기와 함께 스팀을 상기 하우징의 유입공으로 공급하는 스팀공급부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 발전원리 학습용 장치를 제공한다.

특히, 상기 회전부의 하우징의 전체 또는 일부가 투명한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 발전부와 상기 발전확인부 사이에 전류계 또는 전압계가 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명의 발전원리 학습용 장치는 학습자들에게 풍력, 수력 또는 고온·고압의 스팀을 이용하여 전기에너지를 생성하는 발전원리를 육안으로 직접 확인할 수 있도록 하여 이해의 편의를 도모할 수 있는 효과가 있다.

구체적으로, 상기 고압공기발생부로부터 발생되는 고압공기를 이용하여 상기 회전부의 회전날개를 회전시켜 발전함으로써, 학습자들에게 풍력발전의 원리를 용이하게 이해시킬 수 있고, 상기 고압공기발생부의 고압공기와 함께 물분사부를 통하여 물을 분사시켜 상기 회전부의 회전날개를 회전시켜 발전함으로써 학습자들에 게 수력발전 및 조력발전의 원리를 이해시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고 고압공기와 함께 스팀공급부를 통하여 스팀을 분사시켜 상기 회전부의 회전날개를 회전시켜 발전함으로써, 학습자들에게 원자력발전 및 화력발전의 원리를 용이하게 이해시킬 수 있다.

또한, 상기 회전부의 하우징의 전체 또는 일부를 투명재질로 형성함으로써, 학습자가 육안으로 고압공기, 물 및 스팀에 의해 상기 회전부의 회전날개가 회전되는 것을 확인할 수 있어 발전원리를 더욱 용이하게 이해할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 발전원리 학습용 장치를 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하면 다음과 같고, 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변형실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 발전원리 학습용 장치의 일실시예를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 회전부(10)의 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 3은 회전부(10)의 횡단면상태를 개략적으로 나타내는 횡단면도이다.

본 발명의 발전원리 학습용 장치는 도 1과 같이 크게 고압공기발생부(30), 회전부(10), 발전부(50) 및 발전확인부(70)를 포함하여 이루어진다.

먼저, 고압공기발생부(30)는 공기를 압축하여 고압의 공기를 상기 회전부(10)에 공급하기 위한 것으로써, 공기압축기(compressor) 등을 사용한다.

다음으로, 상기 회전부(10)는 상기 고압공기발생부(30)에 의해 공급되는 고압공기를 이용하여 회전에너지를 발생하기 위한 것으로써, 도 2에서 보는 바와 같이 외주면에 내부공간으로 연통되는 유입공(11a)이 일정한 간격으로 형성된 하우징(11)과; 상기 하우징(11)의 내부에 축고정된 회전축(13)과; 상기 회전축(13)의 외주면에 일정한 간격으로 형성된 회전날개(15);를 포함하여 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 하우징(11)에 일정한 간격으로 형성된 유입공(11a)은 상기 고압공기발생부(30)와 파이프, 호스 등의 관체(도 1의 17)에 의하여 기밀하게 연결되고, 고압공기에 의해 상기 회전날개(15)를 효과적으로 회전시키기 위해 도 3에서 보는 바와 같이 상기 회전날개(15)의 회전방향으로 경사지도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 도면에서는 도시되지 않았으나 상기 유입공(11a)에는 분사노즐이 구비될 수 있음은 물론이다.

한편, 상기 고압공기발생부(30)에 의해 공급되는 고압공기가 관체(17)를 통하여 상기 유입공(11a)에 유입되어 상기 회전날개(15)를 향하여 배출되면 상기 회전날개(15)는 도 3에서 보는 바와 같이 상기 회전축(13)을 기준으로 회전하게 된다.

여기서, 상기 관체(17)에는 상기 관체(17)를 개폐할 수 있는 밸브(도 1의 17a)를 구비하는 것이 좋다.

아울러, 상기 유입공(11a)을 통하여 고압공기가 상기 하우징(11)의 내부공간으로 원활하게 공급되도록 상기 하우징(11)에 유입된 공기를 외부로 배출시키는 배출구(11b)가 형성되고, 또한 학습자가 고압공기발생부(30)에 의해 공급된 고압공기에 의해 상기 회전부(10)가 회전하는 것을 육안으로 확인할 수 있도록 도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이 상기 하우징(11)의 전체 또는 일부를 유리, 아크릴 등의 투명 재질(19)로 형성하여 발전원리에 대한 학습효율을 더욱 향상시키는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 발전부(50)는 상기 회전부(10)에 의해 발생되는 회전에너지를 이용하여 전기에너지를 생성하기 위한 것으로써, 회전자의 회전축이 상기 회전부(10)의 회전축(13)과 직접 또는 간접적으로 연결되어, 상기 회전부(10)의 회전축(13)의 회전에 따라 상기 회전자의 회전축이 회전하게 되고 이에 따라 전류를 발생시킨다.

상기 발전부(50)의 구성은 본 발명의 당업자가 용이하게 실시할 수 있음으로, 상세한 설명은 생략하도록 한다.

다음으로, 상기 발전확인부(70)는 학습자가 상기 발전부(50)에 의해 전기가 발생되는 것을 시각, 청각 등의 감각기관에 의하여 확인할 수 있도록 전기에너지를 다른 에너지로 변환시키는 것으로써, 상기 발전부(50)와 전선 등에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다.

여기서, 상기 발전확인부(70)로써, 전기에너지를 빛에너지로 변환하는 전구, 전기에너지를 회전에너지로 변환시키는 전기모터, 전기에너지를 소리에너지로 변환 시키는 스피커 등 기타 신체의 감각기관으로 확인할 수 있도록 전기에너지를 다른 에너지로 변환시키는 것이면 족하다.

특히, 학습자들에게 흥미를 유발시키기 위하여 상기 발전확인부(70)로써 전동 기차완구를 사용하는 것이 좋다.

이와 같이 구성된 본 발전원리 학습용 장치는 풍력발전장치와 같이 바람(고압공기)을 이용하여 전기에너지를 발생시킨 후 전구, 전기모터 및 전동기차완구를 작동시켜 학습자에게 바람을 이용하여 전기가 발생되는 것을 육안으로 보여줄 수 있어, 풍력발전원리의 이해를 도모할 수 있는 이점이 있다.

도 4는 하우징(11)의 유입공(11a)으로 각각 물과 스팀을 공급하는 물공급부(90)와 스팀공급부(100)를 개략적으로 나타내는 도면이다.

한편, 도 4에서 보는 바와 같이 상기 고압공기발생부(30)의 고압공기와 함께 물을 상기 하우징(11)의 유입공(11a)으로 공급하는 물공급부(90)가 더 구비되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 물공급부(90)는 파이프, 호스 등의 관체(91)를 통하여 상기 하우징(11)의 유입공(11a)과 수밀결합되고, 상기 관체(91)에는 상기 관체(91)를 개폐할 수 있는 밸브(91a)가 구비되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 물공급부(90)로써, 일반 상하수도를 이용할 수 있음은 물론, 물을 수용하는 탱크와, 상기 탱크에 수용된 물을 펌핑하여 상기 하우징(11)의 유입 공(11a)으로 고압의 물을 분사시키는 펌프로 구성할 수 있음은 물론이다.

그리고, 도면에서는 도시되지 않았으나 상기 하우징(11)의 유입공(11a)으로 물을 공급하는 물공급부(90)가 더 구비될 시 상기 하우징(11)내에는 상기 하우징(11)의 내부로 유입되어 하강하는 물을 수용할 수 있는 수용부재가 외부로 인출가능하도록 설치되는 것이 더욱 좋다.

여기서, 상기 물공급부(90)의 수압이 낮아 상기 회전날개(15)를 원활히 회전시키지 못하는 경우에는 상기 고압공기발생부(30)의 고압공기와 함께 상기 유입공(11a)으로 물이 분사되도록 상기 고압공기발생부(30)의 관체(17) 및 상기 물공급부(90)의 관체(91)에 구비된 밸브(17a, 91a)를 모두 개방하고, 상기 물공급부(90)의 수압이 높아 상기 회전날개(15)를 원활히 회전시킬 수 있는 경우에는 상기 고압공기발생부(30)의 관체(17)에 형성된 밸브(17a)를 폐쇄하여 사용할 수 있다.

이와 같이 상기 물공급부(90)를 이용하여 상기 하우징(11)의 유입공(11a)으로 물을 분사하여 상기 회전날개(15)를 회전시켜 발전시키는 것을 학습자에게 시각적으로 보여줄 수 있어, 학습자에게 수력발전 및 조력발전의 이해를 도모할 수 있는 이점이 있게 된다.

다음으로, 도 4에서 보는 바와 같이 상기 고압공기발생부(30)의 고압공기와 함께 스팀을 상기 하우징(11)의 유입공(11a)으로 공급하는 스팀공급부(100)가 더 구비되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 스팀공급부(100)는 파이프, 호스 등의 관체(110)를 통하여 상기 하우징(11)의 유입공(11a)과 수밀결합되고, 상기 관체(110)에는 상기 관체(110) 를 개폐할 수 있는 밸브(110a)가 구비되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 스팀공급부(100)는 물을 수용하고, 내부에 발생된 스팀을 상기 관체(110)로 배기시키는 배기부가 형성된 탱크와; 상기 탱크에 내부에 수용된 물을 가열하여 상기 탱크의 내부에 스팀을 발생시키는 히터로 구성될 수 있겠으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

여기서, 상기 스팀공급부(100)의 증기압이 낮아 상기 회전날개(15)를 원활히 회전시키지 못하는 경우에는 상기 고압공기발생부(30)의 고압공기와 함께 상기 유입공(11a)으로 스팀이 분사되도록 상기 고압공기발생부(30)의 관체(17) 및 상기 스팀공급부(100)의 관체(110)에 구비된 밸브(110a)를 모두 개방하고, 상기 스팀공급부(100)의 증기압이 높아 상기 회전날개(15)를 원활히 회전시킬 수 있는 경우에는 상기 고압공기발생부(30)의 관체(17)에 형성된 밸브(17a)를 패쇄하여 사용할 수 있다.

이와 같이 상기 스팀공급부(100)를 이용하여 상기 하우징(11)의 유입공(11a)으로 스팀을 분사하여 상기 회전날개(15)를 회전시켜 발전시키는 것을 학습자에게 시각적으로 보여줄 수 있어 학습자에게 화력발전 및 원자력발전의 이해를 도모할 수 있는 이점이 있게 된다.

다음으로, 도 1 및 도 4에서 보는 바와 같이 상기 발전부(50)와 상기 발전확인부(70) 사이에 전류계 또는 전압계(130)가 전기적으로 연결되는 것이 더욱 바람직하다.

이와 같이 상기 발전부(50)와 상기 발전확인부(70) 사이에 상기 전류계 또는 상기 전압계(130)가 전기적으로 연결될 경우 상기 발전부(50)가 발생시킨 전류 또는 전압의 크기를 측정할 수 있게 된다.

여기서, 상기 전류계는 가동 코일형 전류계, 열전류계, 디지털 전류계 등으로 이루어질 수 있겠으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 전압계(130)는 지시전압계, 디지털 전압계 등으로 이루어질 수 있겠으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 도 1 및 도 4에서 보는 바와 같이 상기 발전부(50)와 상기 발전확인부(70) 사이에는 컨버터(150) 또는 인버터가 전기적으로 연결되는 것이 더더욱 바람직하다.

이와 같이 상기 발전부(50)와 상기 발전확인부(70) 사이에 상기 컨버터(150) 또는 상기 인버터가 전기적으로 연결될 경우 상기 발전확인부(70)의 구동에 적합하도록 상기 컨버터(150) 또는 상기 인버터가 상기 발전부(50)가 발생시킨 전류 또는 전압을 변환시키게 된다.

예를 들어, 상기 발전부(50)와 상기 발전확인부(70) 사이에 상기 컨버터(150)가 설치된 상태에서 상기 발전부(50)가 교류전압을 발생시킨 경우 상기 컨버터(150)는 상기 발전확인부(70)의 구동에 적합하도록 상기 발전부(50)가 발생시킨 교류전압을 직류전압으로 변환시키게 된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명은 학습자들에게 풍력, 수력 또는 고온, 고압의 스팀을 이용하여 전기에너지를 생성하는 발전원리를 육안으로 직접 확인할 수 있도록 하여 이해의 편의를 도모할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 발전원리 학습용 장치의 일실시예를 개략적으로 나타내는 도면이고,

도 2는 도 1의 회전부의 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이고,

도 3은 회전부의 횡단면상태를 개략적으로 나타내는 횡단면도이고,

도 4는 하우징의 유입공으로 각각 물과 스팀을 공급하는 물공급부와 스팀공급부를 개략적으로 나타내는 도면이다.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

10; 회전부, 11; 하우징,

11a; 유입공, 11b; 배출구,

13; 회전축, 15; 회전날개,

17, 91, 110; 관체, 17a, 91a, 110a; 밸브,

19; 투명 재질, 30; 고압공기발생부,

50; 발전부, 70; 발전확인부,

90; 물공급부, 100; 스팀공급부,

130; 전압계, 150; 컨버터.

Claims (5)

1. 외주면에 내부공간으로 연통하는 유입공(11a)이 일정한 간격으로 형성된 하우징(11)과, 상기 하우징(11)의 내부에 축고정된 회전축(13)과, 상기 회전축(13)의 외주면에 일정한 간격으로 형성된 회전날개(15)를 포함하여 이루어진 회전부(10)와;

   고압공기를 상기 하우징(11)의 유입공(11a)으로 공급하여 상기 회전날개(15)를 회전시키는 고압공기발생부(30)와;

   상기 회전부(10)의 회전축(13)과 연결되어 상기 회전축(13)의 회전운동에 의해 발전을 행하는 발전부(50)와;

   상기 발전부(50)와 전기적으로 연결되어 전기에너지를 다른 에너지로 변환하여 전기의 발생을 신체의 감각기관을 통하여 확인할 수 있는 발전확인부(70);를 포함하여 이루어지고,

   상기 고압공기발생부(30)의 고압공기와 함께 물 또는 스팀을 상기 하우징(11)의 유입공(11a)으로 공급하는 물공급부(90) 및 스팀공급부(100)가 더 구비되고,

   상기 발전부(50)와 상기 발전확인부(70) 사이에 전류계 또는 전압계가 전기적으로 연결되고,

   상기 회전부(10)의 하우징(11)의 전체 또는 일부가 투명한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발전원리 학습용 장치.
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