KR200400066Y1

KR200400066Y1 - 에너지전환실험장치

Info

Publication number: KR200400066Y1
Application number: KR20-2005-0024041U
Authority: KR
Inventors: 김경윤
Original assignee: 김경윤
Priority date: 2005-08-20
Filing date: 2005-08-20
Publication date: 2005-11-02

Abstract

본 고안은 에너지전환실험장치에 관한 것으로 연료통(1)에 있는 화학 에너지가 열에너지로 전환되고, 열에너지는 증기발생장치(2)에 의해 증기를 발생시켜 증기기관(3)을 작동시키고, 증기기관에 의해 전환된 역학적 에너지는 운동변환 장치(11)에 의해 회전운동으로 전환되어 발전기(4)를 가동하고, 발전기(4)에서는 전기를 에너지를 발생시켜 발광전구(5), 전동기(6), 음파발생기(7)를 작동시키는 연속적 에너지 전환 과정이 일어나는 관찰을 위한 실험장치로 학습자가 여러 단계의 에너지 전환 과정을 한눈에 관찰할 수 있고, 특히 연료통(1)과 증기발생장치(2), 실린더(3a)를 투명하게 함으로서 학습자에게 전환과정을 사실감 있게 관찰할 수 있는 특징을 가지고 있다.

Description

에너지전환실험장치{Equipment of energy conversion}

본 고안은 에너지 전환 실험장치에 관한 것으로 자세하게는 도 1에 도시한 것과 같이 화학에너지에서 열에너지, 역학적 에너지, 전기에너지 순으로 전환되고, 전환된 전기에너지는 다시 빛에너지, 역학적 에너지 또는 소리에너지로의 전환 과정을 하나의 결합된 장치로 제작하여 작동시킴으로서 학습자가 여러 단계의 에너지 전환 과정을 쉽게 관찰할 수 있는 것을 특징으로하는 에너지전환실험장치에 관한 것이다.

일반적으로 초,중,고교에서 학습하는 에너지전환 관련 실험장치로 이미 나와 있는 교구중에는 대부분이 3단계 이하의 에너지 전환관계만을 관찰할 수 있으며, 따라서 4단계 이상의 에너지 전환과정을 학습하고자 할 때는 여러장치들을 별도로 관찰하여 개념상으로 종합해야하는 문제점이 있다.

본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 여러 장치들을 동원하지 않고도 화학에너지에서 열에너지, 역학적 에너지, 전기에너지순으로 전환되고, 전기에너지는 또다시 빛에너지, 역학적에너지, 소리에너지로 전환됨을 한눈에 관찰 학습할 수 있도록 하나의 베이스판 상에서 연속적으로 결합되어 일어나는 각각의 에너지 전환장치를 구성하여 만든 에너지전환실험장치를 제공하는데 목적이 있다.

이와 같은 상기의 목적을 달성하기 위한 에너지전환실험장치는 도1의 개념도에 도시한 바와 같이 에너지 전환 과정이 연속적으로 결합 되어 일어나도록 베이스판상에 고정 설치한 연료통의 화학에너지부; 연료통에서 나오는 연료노즐과 물통을 포함한 증기발생장치의 열에너지부; 열에너지부에서 공급되는 증기로 직선왕복운동을 일으키는 증기기관, 증기기관에 의해 발생된 직선왕복운동을 원운동으로 변환시켜주는 운동변환장치 및 회전체의 역학적 에너지부; 회전체로부터 전달받은 회전 동력을 전기에너지로 전환시켜주는 발전기의 전기에너지부; 발전기에서 공급된 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 발광전구소켓, 역학적 에너지로 전환시켜주는 전동기, 소리에너지로 전환시켜주는 음파발생기의 선택적 에너지 전환부를 포함하여 구성된다.

본 고안에 따른 에너지전환 실험장치에 있어서 연료통, 증기 발생장치, 증기기관의 실린더는 관찰학습을 위한 도구로서 그 내부가 투시될 수 있도록 투명 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

또한 본 고안에 따른 에너지전환 실험장치에 있어서 역학적 에너지부의 단일 실린더의 단점인 회전 관성을 유발하지 못하는 저속의 회전운동시 발생 되는 매끄럽지 못한 회전운동을 매끄러운 회전운동으로 전환 시키기 위해 피스톤의 직선왕복운동을 회전운동으로 변환시켜주는 회전축이 지나가는 경로인 운동변환장치의 중심부에 경사를 주어 피스톤에 연결된 직선운동축과 같은 일직선상에서의 유연한 회전운동으로의 전환을 유도함이 바람직하다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 에너지 실험장치에 있어서 화학에너지부는 베이스판(8)상에 투명 연료통(1)을 고정 설치하고, 열에너지부인 역류방지용 체크밸브(9a)가 부착된 물공급관이 연결된 물통(9)과 연료통에서 연결된 연료노즐이 이어진 상측으로 증기발생 장치(2)를 고정 설치한다. 역학적에너지부는 증기발생장치에서 공급되는 증기공급관(3e)이 연결된 투명실린더(3a)와 투명실린더(3a)를 감싸는 실린더하우징(3g), 증기주입제어스틱(3d), 증기배출제어스틱(3b), 증기주입제어스틱(3d)과 증기배출제어스틱(3b)의 방향을 제어하는 변환스틱(3c), 증기배출 관(3f)을 포함하는 증기기관(3)과 피스톤의 직선왕복 운동을 회전운동으로 변환시켜주는 운동변환장치(11)를 연결하고, 운동변환장치(11)에 의해 전환된 회전운동을 전달하기 위한 큰회전체(10)를 고정 설치한다. 도 2의 운동변환장치(11)를 확대 도시한 도 3의 중심부(11a)에 있어서 도 2의 큰회전체(10) 반대편에 연결된 회전축(10a)이 피스톤에 연결된 직선운동축(11b)과 같은 일직선상의 위치에 놓일 때 일어나는 매끄럽지 못한 회전운동을 매끄러운 회전운동이 되도록 하기 위해 운동 변환장치(11)의 회전축(10a)이 지나가는 경로인 도 3의 중심부(11a)를 도 3에 도시한 바와 같이 경사를 주는 것을 특징으로 한다. 전기에너지부는 큰회전체(10)로부터 회전 동력을 전달받는 작은 회전체(12)에 연결된 발전기(4)를 고정 설치한다. 선택적 에너지 전환부는 빛에너지전환을 관찰할 수 있는 발광전구 소켓(5)과 역학적 에너지 전환을 관찰할 수 있는 전동기(6), 소리에너지의 전환을 관찰할 수 있는 음파발생기(7)를 발전기(4)로부터 이어진 전선(13)을 구비하여 고정 설치한다.

상기 한대로 구성된 에너지 전환 장치는 연료통(1)에 있는 화학 에너지가 열에너지로 전환되고, 열에너지는 증기발생장치(2)에 의해 증기를 발생시켜 증기기관(3)을 작동시키고, 증기기관에 의해 전환된 역학적 에너지는 운동변환 장치(11)에 의해 회전운동으로 전환되어 발전기(4)를 가동하고, 발전기(4)에서는 전기를 에너지를 발생시켜 발광전구(5), 전동기(6), 음파발생기(7)를 작동시키는 연속적 에너지 전환 과정이 일어난다.

이상에서와 같이 본 고안의 에너지전환실험장치는 화학에너지에서 열에너지, 역학적 에너지, 전기에너지, 빛에너지 또는 역학적 에너지 또는 소리에너지 순으로의 전환 과정을 하나의 베이스판 상에 설치하여 작동시킴으로서 학습자가 여러 단계의 에너지 전환 과정을 한눈에 관찰할 수 있어 학습의 효과를 증대할 수 있고, 초,중,고교생들이 에너지 전환과정 관련 학습중에 에너지가 여러 형태로 전환된다는 것을 관찰하기 위해 여러 가지 다른 개별 장치들을 동원해야하는 불편을 감소시킬 수 있다고 본다.

도 1은 에너지 전환 흐름을 나타낸 개념도이다.

도 2는 도 1을 적용한 본 고안의 개략정면도이다.

도 3은 도 2의 운동변환장치(11)를 확대한 개략정면도이다.

**도면의 주요부분의 부호에 대한 설명**

1 : 연료통 2 : 스팀발생장치

3 : 증기기관 3a : 실린더

4 : 발전기 5 : 발광전구소켓

6 : 전동기 7 : 음파발생기

9 : 물통 9a : 역류방지용 체크벨브

11 : 직선 왕복 운동을 회전운동으로 변환시켜주는 변환장치

11c : 증기의 주입 및 배출 방향을 조절하기 위해 힘을 전달하는 메인스틱

13 : 전선

Claims

베이스판(8)상에 고정 설치되고, 화학적에너지인 연료를 넣을 수 있는 투명연료통(1);

물통과 물통에 연결된 체크밸브가 있는 물공급관이 연결되고, 투명연료통(1)에 연결된 연료노즐을 구비한 증기발생장치(2);

증기발생장치(2)로 이어진 증기공급관(3e)이 연결된 피스톤운동이 가능한 투명실린더(3a)와 투명실린더(3a)를 감싸는 실린더하우징(3g), 증기주입제어스틱(3d), 증기배출제어스틱(3b), 증기주입제어스틱(3d)과 증기배출제어스틱(3b)의 방향을 제어하는 변환스틱(3c), 증기배출 관(3f)을 구비한 증기기관(3); 및

피스톤의 직선왕복 운동을 회전운동으로 변환시켜주는 운동변환장치(11); 및

운동변환장치(11)에 의해 전환된 회전운동을 전달하기 위한 큰회전체(10);

큰회전체(10)로부터 회전 동력을 전달받는 작은 회전체(12)를 구비한 발전기(4);

발전기(4)로부터 전기적으로 연결된 발광전구소켓(5) 및 전동기(6), 음파발생기(7)를 포함하여 구성되는 에너지전환실험장치
청구항 1에 있어서 왕복직선운동을 회전운동으로 변환시키는 운동변환장치

(11)에 있어서 회전축(10a)이 피스톤에 연결된 직선운동축(11b)과 같은 일직선상일 때 일어나는 매끄럽지 못한 회전운동을 매끄러운 회전운동이 되도록 하기 위해 운동 변환장치(11)의 회전축(10a)이 지나가는 경로인 중심부(11a)를 경사지도록 하는 것을 특징으로 하는 에너지전환실험장치.