KR200170403Y1 - 전기에너지의 태엽(판)스프링 저장 장치에 의한 발전 시스템. - Google Patents

Abstract

본 고안은 원동기에 의한 전기에너지를 모터에 의해 회전에너지로 바꾸어 감속 장치에 의해서 태엽스프링에 대용량의 탄성에너지로 변환시켜 저장한 후 전기에너지를 필요로 할 때 다시 증속 장치에 의해 발전을 일으킬 수 있도록 한 태엽스프링의 탄성에너지 저장 장치에 관한 것이다.

본 고안은 전기에너지를 일으키는 장치(1)과; 전기에너지를 기계적 회전에너지로 바꾸는 모터(6)과; 감속장치(3)과 (4)의 단계별 작동 원리에 의해서 감속된 회전에너지를 태엽스프링(9)에 대용량의 탄성 에너지로 저장시킨 후 탄성에너지가 충만 되었을때는 선형 모터가 내장된 축이동장치 (2)와 (2')의 작동에 의해서 감속장치가 역으로 증속 장치의 역할을 함으로써 증속 장치 (4)와(3)의 단계별 증속 과정을 거쳐서 발전기(7)에 충분한 전력을 일으킬 수 있도록 구성된 장치이다.

Description

전기에너지의 태엽(판)스프링 저장 장치에 의한 발전 시스템.

본 고안은 심야 전기와 같은 유휴 전기에너지를 모터에 의해서 회전에너지로 바꾸어 태엽스프링(spiral spring)에 탄성에너지로 변환시켜 저장하는 장치로서 더 상세하게는 전기에너지가 모터에 의해서 동력 전달 장치의 일부인 감속 기어와 풀리를 통해서 대형의 태엽 스프링내에 탄성 에너지로서 저장된 후 에너지가 충만 되었을 때 증속 기어 장치를 통하여 일정 시간 동안 빠른 속도의 기계적인 회전 에너지로 변환 될 수 있도록 고안한 장치이다.

심야 전기에너지는 전기에너지의 특성상 저장이 어려우며 사용하지 않으면 낭비되기 때문에 효율적인 에너지 저장기술이 필요하다.

또한, 풍력이나 조력 파력등을 활용한 발전 방식은 발전하고 남는 전기에너지를 효율적으로 저장할 필요가 대두되며, 현재의 축전기 기술로는 다양한 전기에너지 저장에 어려움이 있고 많은 환경 오염 문제를 야기시키고 있는 실정이다.

본 고안의 목적은 상기에서와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 전기에너지가 모터를 가동시켜 태엽스프링에 연결된 감속 전달장치를 통해서 대형의 태엽스프링에 탄성에너지로 저장되었다가 탄성에너지가 저장 한계점에 이르렀을 때 센서에 의해서 착탈장치(2) 내의 선형 모터에 의해서 회전자축은 자동으로 상승하여 동력 전달장치에서 착탈되고 동시에 발전기의 기어가 태엽스프링에 연결된 증속 기어 장치에 자동 결합 되도록 하여 발전기의 회전자가 발전에 필요로 하는 충분한 용량의 회전수를 얻어서 일정기간 동안 가동하여 원하는 전력을 얻을 수 있도록 하였다.

도 1은 본 고안의 전체 구성을 보인 분해 사시도.

도 2는 본 고안의 태엽 스프링의 분리 상태를 보인 사시도.

도 3의 (가)는 소형평치차의 사시도.

(나)는 소형 평치차와 대형 평치차의 결합 상태를 나타낸 정면도.

(다)는 태엽스프링의 중심축과 감기부를 나타낸 정면도.

도 4의 (가)는 회전자의 역전 방지 장치를 나타내는 사시도.

(나)는 역전 방지 장치의 세부 사시도.

도 5의 (가)는 풀리의 정면도.

(나)는 풀리와 벨트가 체결된 상태를 나타낸 사시도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호 설명＞

1: 전기에너지를 전달하는 장치

2: 선형 모터가 내장된 모터 회전자의 축이동 장치

2': 선형 모터가 내장된 발전기의 축 이동 장치

3, 4: 기어 6: 모터(MOTER)

7: 발전기 8: 풀리에 체결된 벨트

9: 태엽스프링

13: 중심 축을 지지하는 지지구 25: 역전 방지 축

30: ㉮,㉯지점의 센서와 (2)에 설치된 선형(Linear)모터에 연결된 전선

30': ㉮,㉯지점의 센서와 (2')에 설치된 선형(Linear)모터에 연결된 전선

이하 첨부된 도면에 따라서 본 고안의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안 전기에너지의 태엽(판)스프링 저장 장치에 의한 발전 시스템은 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 모터(6)과; 선형모터(Linear Motor)가 장착된 축의 구동이 가능한 축 조정 장치(2), (2')와; 소형치차(3)과 착탈이 가능한 대형 치차 (4)와; 탄성 에너지를 저장했다가 발전기(7)의 구동 에너지로 전환시키는 태엽 스프링(9)로 구성됨을 그 기술적 구성상의 기본적인 특징으로 한다. 자연에너지에 대해서 가장 중요한 것은 항상 변화하고 있다는 것이다. 여러 가지 형태의 자연 에너지 즉 풍력, 조력, 파력등 대부분은 불규칙적이고 단속적으로 얻어지므로 에너지의 축적이야말로 매우유용하게 이용할 수 있는 열쇠이다.

여기서 전기에너지를 받은 모터의 회전자(6)은 소형치차(3)을 회전시켜서 소형치차에 연결된 대형치차(4)를 통해 회전수가 감속되며,그 정면도는 도 3의 (나)에 형상화하였다. 이러한 감속 장치를 통해서 1단계, 2단계, 3단계......의 감속 장치를 거친 기계적 회전 에너지는 태엽스프링(9)와 회전축(14)의 감기 돌기부(19)에 의해서 체결되어 매우 느린 회전 속도로 대용량의 탄성 에너지로서 저장된 후 태엽 스프링의 최종 바깥면이 ㉯의 지점에 도달하였을 때 ㉯지점에 설치된 센서 감지 장치에 의해서 축이동 장치 (2)가 A방향으로 상향 이동하여 착탈됨과 동시에 발전기(7)의 구동축에 설치된 기어 축 이동 장치(2')가 B방향으로 평형 이동하여 태엽 스프링에 연결된 증속 기어 장치에 자동 결합하여 운전이 용이하도록 구성되었다.이때 외력에 의해서 회전하는 회전자(6)은 대용량의 전력을 일으킬 수 있는 안정된 회전력을 얻기 위해서는 기어(3)과 기어(4)로 이루어지는 단계별 감속장치에 의해서 도 2에 보인 태엽스프링(9)에 점진적으로 대용량의 크기로 서서히 에너지를 저장했다가 ㉯의 지점에 이르렀을 때 전술한 바와 같이 발전기(7)에 자동 체결되어 이번에는 감속장치가 역으로 증속 장치로 바뀌어 태엽스프링(9)의 탄성 에너지가 주 동력원이 되어 목표로 하는 발전량인 일정rpm 이상에 이르는 빠른 회전력에 의해서 원하는 전력이 생산 되도록 구성하였다.

또한, 태엽 스프링의 탄성에너지가 감소해서 회전력이 떨어져 발전을 일으킬 수 없는 상태에 이르는 때와 태엽 스프링의 외경이 ㉮의 위치에 도달하는 시점과 일치시키도록 설계해서 ②와 ②'의 센서가 작동 되도록 하여 ②의 회전자 기어는 하강되어 본체 감속 기어 박스와 결합되고 동시에 ②'의 발전기 축에 연결된 기어는 착탈되어 발전이 자동으로 중단된다.

특히 초기 설계시 기어나 풀리의 감속비나 증속비는 태엽 스프링의 탄성 에너지와의 상관 관계에 의해서 계산 결정 되어진다.

다음 도 4에서 운동에너지가 공급되지 못할 때는 부하에 의해서 회전자가 역전이되므로 역전을 방지하기 위해서 역전 방지 장치(27)와 여기에 연결된 막대 스프링 장치(26)의 상하 작동에 의해서 회전자의 회전축에 설치된 역전 방지 축(25)의 역회전을 방지 할 수 있도록 (가)와 (나)에 형상화하였다.

그리고 도 2에 표시된 태엽 스프링(9)의 구조물은 태엽 스프링의 한쪽 끝단을 지지하는 중심축(11)을 본체 케이스(12)에 체결하는 볼트 장치(20)으로 구성되었으며, 태엽 스프링을 구동시키는 회전축(14)의 감기 돌기부(19)에 연결되는 태엽 스프링 체결 구멍(18)로서 구성되었다.

이때 ㉠ 방향은 태엽 스프링이 감길때의 회전축 회전 방향이고 ㉡ 방향은 태엽 스프링이 풀리면서 발전기(7)을 가동 시킬 때의 회전 방향이며, (24)는 태엽 스프링의 최종 내면을 단면화 한 것이다.

여기서 태엽 스프링의 용량은 전체 태엽 스프링의 크기와 감기는 회전수에 의해서 결정된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안은 화석연료나 자연에너지에서 얻어지는 전기에너지중 심야 전기를 비롯한 유휴의 에너지를 대용량의 에너지를 저장할 수 있는 태엽스프링에 탄성에너지로 변환시킨 후 발전에 충분한 회전비로 증속 시켜서 일정한 크기를 지닌 양질의 전기에너지로 전환하여 어느 지역에서나 양질의 에너지원으로써 인류생활에 기여 할 수 있는 호환성 있는 에너지를 얻을 수 있도록 했다.

Claims (2)

1. 원동기에 의한 전기에너지를 공급 받은 모터(6)은 소형치차(3)을 회전시키고 소형치차에 체결된 대형치차(4)를 통해서 회전수가 감속되며, 기어나 풀리등 동력 전달 감속 장치를 통해서 1단계, 2단계, 3단계…의 감속 과정을 거친 기계적 회전 에너지는 회전축(14)의 감기 돌기부(19)에 의해서 체결된 태엽스프링(9)에 매우 느린 회전 속도로서 대용량의 탄성에너지로서 저장된 후 탄성 에너지가 포화 상태에 이르렀을 때 모터의 회전자(6)은 착탈되고 동시에 발전기(7)의 구동축의 기어는 증속 장치의 기어와 맞물리며, 태엽스프링(9)의 탄성에너지에 의해서 역으로 기어나 풀리등의 동력 전달 증속 장치를 통한 빠른 회전력에 의해서 원하는 용량의 발전이 가능하도록 구성한 것을 특징으로한 전기에너지의 태엽스프링내의 탄성에너지 저장 장치
2. 제 1항에 있어서 태엽스프링 (9)에 저장된 탄성에너지가 충만되어 태엽스프링의 최종 바깥면이 ㉯지점에 도달하였을 때 ㉯지점에 설치된 센서 감지 장치에 연결된, 전선(30)과(30)'에 의해서 축이동 장치 (2)와 (2)'에 내장된 선형 모터 (Linear Motor)가 작동하여 착탈 결합되고 그후 태엽 스프링(9)에 저장된 탄성 에너지가 감소해서 회전력이 떨어져 발전을 일으킬 수 없는 상태에 이르는 태엽 스프링의 외경이 ㉮의 위치에 도달할 때 ㉮지점에 설치된 센서감지 장치에 연결된 전선 (30)과 (30)'에 의해서 축이동 장치 (2)와(2)'에 내장된 선형 모터 (Linear Motor)가 작동하여 결합 착탈 되어 운동 에너지에 의해서 다시 태엽 스프링(9)에 탄성 에너지가 저장됨을 특징으로 하는 태엽스프링 내에 탄성에너지로 저장되는 장치.