KR200478564Y1 - 발전용량 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 발전용량 장치에 관한 것으로, 화력, 수력, 풍력, 조력 또는 파력을 이용하여 얻을 수 있는 전기에너지에 의하여 회전하는 동력전환부로서의 모터(100)와, 상기 모터(100)의 회전력을 증강시키는 제1 회전력가속부(200)와, 상기 제1 회전력가속부(200)에서 전달된 회전력을 증강시키는 제2 회전력가속부(300)와, 상기 제2 회전력가속부(300)의 회전력을 증강하여 발전기(500)를 구동함에 의해 상기 발전기(500)에서 전기에너지를 생성시키는 발전기 구동부(400);를 포함함을 특징으로 한다. 본 고안은 전기에너지, 풍력에너지, 수력에너지 및 조력에너지에 의한 회전력을 고속으로 증강할 수 있다.

Description

발전용량 장치{Apparatus For Power Geration Capacity}

본 고안은 발전용량 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화력, 수력, 풍력, 조력, 파력 또는 상기 동력을 이용하여 얻은 전기에너지에 의해 작동하는 발전기 구동장치의 회전력을 회전력 증강장치를 통해 발전기(generator)에 회전력을 전달할 수 있는 발전용량 장치에 관한 것이다.

통상적으로 발전은 화학에너지, 역학에너지 또는 열에너지 등을 전기에너지로 변환시키는 것을 의미하며, 화력발전, 수력발전, 풍력발전, 파력발전, 조력발전 및 원자력발전으로 구분된다.

상기 화력발전은 석탄, 석유, 천연 가스 등의 화석연료를 연소시켜 얻은 열 에너지로 기계설비를 가동하여 기계 에너지로 변환하고, 상기 기계 에너지로 발전기를 작동시킴으로써 전기 에너지를 얻는 방식이다.

또한, 상기 수력발전은 물이 가지고 있는 위치 에너지를 운동 에너지로 변환시켜 전기를 생산하는 방식이고, 상기 풍력발전은 풍차를 이용하여 바람 에너지를 기계 에너지로 변환시켜 발전하는 방식이다.

또한, 상기 조력 발전과 파력 발전은 해수를 이용하여 발전하는 방식으로, 조력발전은 해수의 수위차를 이용하는 방식이고, 파력발전은 해수의 흐름을 이용하는 방식이다.

그런데, 상기 화력, 수력, 풍력, 조력 및 파력의 에너지를 이용하는 발전방식으로 얻는 전기에너지의 용량은 발전기의 용량에 의해 좌우됨으로, 큰 발전용량을 얻으려는 경우 큰 용량의 발전설비를 설치하여야 하며, 이는 (큰 발전용량을 얻으려고 큰 용량의 발전설비를 설치하는 경우)설비비용이 증가하는 것은 물론 발전설비가 설치되는 주변환경에 의해 발전설비의 크기도 제한될 수밖에 없는 문제점이 있다.

본 고안은 상기의 문제점을 해소하기 위하여 안출한 발전용량 장치에 관한 것으로, 특히 화력, 수력, 풍력, 조력, 파력 또는 상기 동력을 이용하여 얻은 전기에너지에 의해 작동하는 발전기 구동장치와 발전기(generator) 사이에 회전력 증강장치를 설치하고, 상기 회전력 증강장치를 통해 증강된 회전력으로 상기 발전기를 구동함에 목적이 있다.

본 고안은 상기 목적을 달성하기 위하여, 화력, 수력, 풍력, 조력, 파력 또는 전기에너지를 회전력으로 전환시키는 동력전환부; 상기 동력전환부의 회전력을 증강시키는 제1 회전력가속부; 상기 제1 회전력가속부에서 전달된 회전력을 증강시키는 제2 회전력가속부; 및 상기 제2 회전력가속부의 증강된 회전력에 의해 발전기를 구동하여 상기 발전기에서 전기에너지를 생성시키는 발전기 구동부;를 포함한 발전용량 장치에 있어서, 상기 제1 회전력가속부는 동력전환부의 회전축에 장착된 제1 기어; 제1 회전축에 결함되며 상기 제1 기어와 맞물려 회전하는 제2 기어; 상기 제1 회전축에 편심축이 결합되어 상기 제1 회전축의 회전에 의해 타원형의 적어도 2개의 제1 편심지렛대의 내부 슬라이드면을 따라 회전하되, 서로 이웃한 구동풀리가 180도의 동작상태로 회전하도록 적어도 2개의 제1 편심지렛대 각각에 결합되는 적어도 2개의 제1 구동풀리; 제2 회전축에 결합됨과 아울러 상기 제1 편심지렛대 각각에 연결되어 상기 제1 구동풀리의 회전에 의한 상기 제1 편심지렛대 각각의 작동으로 상기 제2 회전축을 고속 회전시키는 적어도 2개의 제1 라체트기어봉; 및 상기 제2 회전축의 회전에 따라 회전하는 제3 기어;를 포함한다.

삭제

상기 제2 회전력가속부는 상기 제1 회전력가속부의 제3 기어에 맞물려 회전하는 제4 기어; 상기 제4 기어의 제3 회전축에 편심축이 결합되어 타원형의 적어도 2개의 제2 편심지렛대의 내부 슬라이드면을 따라 회전하되, 서로 이웃한 구동풀리가 180도의 동작상태로 회전하도록 적어도 2개의 제2 편심지렛대 각각에 결합되는 적어도 2개의 제2 구동풀리; 제4 회전축에 결합됨과 아울러 상기 제2 편심지렛대 각각에 연결되어 상기 제2 구동풀리의 회전에 의한 상기 편심지렛대 각각의 작동으로 상기 제4 회전축을 고속 회전시키는 적어도 2개의 제2 라체트기어봉; 및 상기 제4 회전축의 회전에 따라 회전하는 제5 기어;를 포함한다.

상기 발전기 구동부는 기어비가 작은 제6 기어와 기어비가 큰 제7 기어가 제5 회전축에 결합되어 상기 제2 회전력가속부의 제5 기어보다 기어비가 작은 상기 제6 기어가 상기 제5 기어에 맞물려 회전하면서 상기 제2 회전력가속부에서 전달된 회전력을 증대시키는 축바퀴; 및 상기 제7 기어보다 기어비가 작으며 상기 제7 기어에 맞물려 회전함에 의해 발전기(= 제너레이터 : generator)에서 전기에너지를 발생시키는 제8 기어;를 포함한다.

상기 제1~제8 기어의 기어비, 편심축의 구동풀리 및 라체트기어의 기어비는 회전력을 증강시킬 수 있도록 상이하게 제작할 수 있으며, 제1 기어의 1회전에 대해 최종의 제8 기어의 회전량이 증대되도록 한다.

상기 제1~제5 회전축은 내부에 베어링이 설치된 유지받침에 결합되어 마찰없이 원활한 회전이 가능하도록 함을 특징으로 한다.

이상과 같이, 본 고안은 전기에너지, 풍력에너지, 수력에너지 및 조력에너지에 의한 회전력을 고속으로 증강하여 초기 발전용 회전력보다 증강된 회전력을 얻을 수 있다.

도 1 은 본 고안의 발전용량 장치의 사시도.
도 2 는 본 고안의 발전용량 장치의 평면도.
도 3 은 본 고안의 발전용량 장치의 동작을 설명하기 위한 부분단면도.
도 4 는 본 고안에서 편심지렛대의 동작상태를 보인 단면도.
도 5 는 본 고안에서 라체트기어봉의 운동상태를 보인 단면도.

이하, 본 고안을 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 실시 예에서는 본 고안의 기술적 사상 및 본질적 특성을 명료히 설명하기 위해 본 고안이 속하는 기술분야의 당업자에게 공지된 기술에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 고안의 실시 예에서는 화력, 수력, 풍력, 조력, 파력 또는 상기 동력을 이용하여 얻은 전기에너지에 의해 작동하는 동력전환부의 회전력을 제1,제2 회전력가속부에서 증강시킨 후 그 증강된 회전력이 발전기에 전달될 수 있도록 한다. 본 고안의 실시 예에서 상기 동력전환장치는 화력, 수력, 풍력, 조력 또는 파력을 이용하여 얻을 수 있는 전기에너지에 의해 작동하는 '모터'라고 가정하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안의 발전용량 장치의 사시도이고, 도 2 는 본 고안의 발전용량 장치의 평면도로서 이에 도시한 바와 같이, 화력, 수력, 풍력, 조력 또는 파력을 이용하여 얻을 수 있는 전기에너지에 의하여 회전하는 동력전환부로서의 모터(100)와, 상기 모터(100)의 회전력을 증강시키는 제1 회전력가속부(200)와, 상기 제1 회전력가속부(200)에서 전달된 회전력을 증강시키는 제2 회전력가속부(300)와, 상기 제2 회전력가속부(300)의 회전력을 증강하여 발전기(500)를 구동함에 의해 상기 발전기(500)에서 전기에너지를 생성시키는 발전기 구동부(400);를 포함한다.

상기 제1 회전력가속부(200)는 모터(100)의 회전축에 장착된 제1 기어(201)와, 제1 회전축(203)에 결함되며 상기 제1 기어(201)와 맞물려 회전하는 제2 기어(202)와, 상기 제1 회전축(203)에 편심축이 결합되어 상기 제1 회전축(203)의 회전에 의해 타원형태의 4개의 제1 편심지렛대((211~214)의 내부 슬라이드면을 따라 회전하되, 지그재그 상태로 회전하도록 상기 4개의 제1 편심지렛대 각각에 결합되는 4개의 제1 구동풀리(221~224)와, 제2 회전축(252)에 결합됨과 아울러 상기 4개의 제1 편심지렛대 각각에 연결되어 상기 4개의 제1 구동풀리 각각의 회전에 의한 상기 제1 편심지렛대 각각의 작동으로 상기 제2 회전축(252)을 고속 회전시키는 4개의 제1 라체트기어(Rachet gear)봉(231~234)와, 상기 제2 회전축(252)의 회전에 따라 회전하는 제3 기어(251)를 포함하여 구성한다.

상기 제2 회전력가속부(300)는 상기 제1 회전력가속부(200)의 제3 기어(251)에 맞물려 회전하는 제4 기어(301)와, 상기 제4 기어(301)이 결합된 제3 회전축(302)에 편심축이 결합되어 상기 제3 회전축(302)의 회전에 의해 타원형의 4개의 제2 편심지렛대(311~314)의 내부 슬라이드면을 따라 회전하되, 지그재그 상태로 회전하도록 상기 4개의 제2 편심지렛대 각각에 결합되는 4개의 제2 구동풀리(321~324)와, 제4 회전축(352)에 결합됨과 아울러 상기 제2 편심지렛대 각각에 연결되어 상기 4개의 제2 구동풀리 각각의 회전에 의한 상기 제2 편심지렛대 각각의 작동으로 상기 제4 회전축(352)을 고속 회전시키는 4개의 제2 라체트기어봉(331~334)와, 상기 제4 회전축(352)의 회전에 따라 회전하는 제5 기어(351)를 포함하여 구성한다.

상기 제1,제2 편심지렛대(211~214)(311~314) 각각은 타원형의 가이드링이 형성된 형태로서, 상기 가이드링 각각에 제1,제2 구동풀리(221~224)(321~324) 각각이 끼워맞춤결합된다.

상기 발전기 구동부(400)는 기어비가 작은 제6 기어(411)와 기어비가 큰 제7 기어(412)가 제5 회전축(413)에 일체형으로 결합되어 상기 제2 회전력가속부(300)의 제5 기어(351)보다 기어비가 작은 상기 제6 기어(411)가 상기 제5 기어(351)에 맞물려 회전하면서 상기 제2 회전력가속부(300)에서 전달된 회전력을 증대시키는 축바퀴와, 상기 제7 기어(412)보다 기어비가 작으며 상기 제7 기어(412)에 맞물려 회전함에 의해 발전기(500)에서 전기에너지를 발생시키는 제8 기어(416)를 포함하여 구성한다.

상기 제1~제8 기어(201, 202, 251, 301, 351, 411, 412, 416)의 기어비, 편심축의 구동풀리 및 라체트기어의 기어비는 회전력을 증강시킬 수 있도록 상이하게 제작할 수 있으며, 이는 제1 기어(201)의 1회전에 대해 최종의 제8 기어(416)의 회전량이 증강되도록 한다.

이와 같이 구성한 본 고안의 실시 예에 대한 동작을 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3 은 본 고안의 발전용량 장치의 동작을 설명하기 위한 부분단면도이고, 도 4는 본 고안에서 편심지렛대의 동작상태를 보인 단면도이며, 도 5는 본 고안에서 라체트기어봉의 운동상태를 보인 단면도이다.

본 고안의 모터(100)는 화력, 수력, 풍력, 조력 또는 파력을 이용하여 얻을 수 있는 전기에너지에 의하여 회전되며 상기 모터(100)의 회전력이 제1 회전력가속부(200)에 전달되는데, 상기 모터(100)의 회전축에 결합된 제1 기어(201)의 회전으로 제2 기어(202)가 회전하게 되고, 상기 제2 기어(202)의 중심축에 결합된 회전축(203)도 회전하게 된다.

이때 회전축(203)이 편심축에 결합된 제1 구동풀리(221~224)의 회전으로 제1 편심지렛대(211~214)는 도 4에 도시한 바와 같이, 서로 이웃하는 편심지렛대에 대해 180도 위상차를 갖고 타원궤적의 운동을 함으로 제1 편심지렛대(211~214)는 지그재그방식의 운동을 하게 된다.

따라서 상기 제1 편심지렛대(211~214) 각각이 타원궤적의 운동을 하여 제1 라체트기어봉(231~234) 각각이 회전축(252)을 중심으로 도 5에 도시한 바와 같이 상하운동함으로써 상기 제1 라체트기어봉(231~234)이 결합된 회전축(252)을 고속으로 회전시키게 된다. 여기서 상기 제1 편심지렛대(211~214)에 결합된 제1 구동풀리(221~224)의 회전축(203)에 결합된 제2 기어(202)의 기어비는 제1 라체트기어봉(231~234)에 채용된 라체트기어의 기어비보다 크다.

이어서 상기 회전축(252)의 회전으로 제3 기어(251)가 회전하게 되고 상기 제3 기어(251)를 통해 회전력이 제2 회전력가속부(300)에 전달되는데, 상기 제3 기어(251)에 맞물린 제4 기어(301)가 회전하여 그 제4 기어(301)의 중심축에 결합된 회전축(302)도 회전하게 된다.

이때 회전축(302)이 편심축에 결합된 제2 구동풀리(321~324)의 회전으로 제2 편심지렛대(311~314)가 도 4에 도시한 바와 같이, 서로 이웃하는 편심지렛대에 대해 180도 위상차를 갖고 타원궤적의 운동을 함으로 상기 제2 편심지렛대(311~314)는 지그재그방식의 운동을 하게 된다.

따라서 상기 제2 편심지렛대(311~314)가 타원궤적의 운동을 하여 제2 라체트기어봉(331~334) 각각이 회전축(352)을 중심으로 도 5에 도시한 바와 같이 상하운동함으로써 상기 제2 라체트기어봉(331~334)이 결합된 회전축(352)을 고속으로 회전시키게 된다. 여기서 상기 제2 편심지렛대(311~314)에 결합된 제2 구동풀리(321~324)의 회전축(302)에 결합된 제4 기어(301)의 기어비는 제2 라체트기어봉(331~334)에 채용된 라체트기어의 기어비보다 크다.

상기에서 4개의 제1 편심지렛대(211~214)를 채용하는 이유는 모터(100)에서 전달된 회전력의 감속을 보상하여 상기 모터(100)에서 전달된 회전력 정도로 높이기 위한 것이고, 4개의 제2 편심지렛대(311~314)를 추가로 채용한 이유는 상기 모터(100)의 구동부담을 줄이는 동시에 발전기(500)의 회전속도를 높이기 위한 것이다.

즉 본 고안의 제1,제2 회전력가속부(200)(300)의 작동상태를 도 3을 참조하여 상세히 설명하면, 모터(100)의 회전으로 제1 회전축이 편심축에 결합된 구동풀리(620)가 편심지렛대(610)의 가이드링의 슬라이드면을 따라 회전할 때 상기 편심지렛대(610)가 경사방향 및 수평방향으로 이동하면서 타원궤적의 운동을 하여 상기 편심지렛대(610)와 연결축으로 연결된 라체트기어봉(630)이 제2 회전축을 중심으로 상하운동하여 상기 제2 회전축을 고속으로 회전시키게 되고 상기 제2 회전축의 회전력이 기어(631)를 통해 기어(632)에 전달된다. 이어서 상기 기어(632)의 중심축에 결합된 제3 회전축이 회전하게 되고 상기 제3 회전축이 편심축에 결합된 구동풀리(650)의 회전으로 상기 구동풀리(650)이 편심지렛대(640)의 가이드링의 슬라이드면을 따라 회전하여 상기 편심지렛대(640)도 상기 편심지렛대(610)과 동일한 방식으로 타원궤적의 운동을 하여 라체트기어봉(660)이 제4 회전축을 중심으로 상하운동하여 상기 제4 회전축을 고속으로 회전시키게 된다.

따라서 상기 제2 회전력가속부(300)에서 증강된 회전력은 제5 기어(351)를 통해 발전기 구동부(400)에 전달된다.

이때 제5 기어(351)의 회전으로 축바퀴의 제6 기어(411)이 회전하여 그 제6 기어와 동일한 회전축(413)에 결합된 제7 기어(412)가 회전하고 그에 따른 회전력에 의해 상기 제7 기어(412)에 맞물린 제8 기어(416)가 회전하게 된다.

이에 따라 상기 제8 기어(416)의 회전에 의해 발전기(500)에 전달하게 된다.
다시 말해서, 본 고안의 발전용량 장치는 모터(100)의 회전축에 결합된 제1 기어(201)-제2 기어(202)-제1 회전축(203)-제1 회전축에 편심축이 결합된 구동풀리(221~224)-제1 편심지렛대(211~214)-제1 라체트기어봉(231~234)-제2 회전축(252)-제3 기어(251)-제4 기어(301)-제3 회전축(302)-제3 회전축에 편심축이 결합된 구동풀리(321~324)-제2 편심지렛대(311~314)-제2 라체트기어봉(331~334)-제4 회전축-제5기어(351)-제6 기어(411)-제7 기어(412)-제8 기어(416)를 순차적으로 통해 증강된 회전력이 발전기(500)에 전달되게 된다.

삭제

예를 들어, 모터(100)가 일정의 회전속도를 갖는다고 가정할 때 상기 모터(100)의 회전력으로 발전기(500)를 직접 구동한다면 에너지 손실로 인해 상기 발전기(500)의 회전력은 감속하지만, 본 고안을 채용함에 있어 라체트기어봉의 회전축(352)에 결합된 기어(351)의 직경을 15cm, 축바퀴의 작은 기어비의 기어(411) 직경을 10cm, 큰 기어비의 기어(412) 직경을 20cm, 발전기(500)의 회전축에 결합된 기어(416)의 직경을 6cm라 하고, 동력전환부로서의 모터(100)가 2마력의 모터로서 220V로 작동시킨다 하면 제1,제2 회전력가속부(200)(300) 및 발전기 구동부(400)를 통해 감속되는 회전력을 보상하여 발전기(500)에 전달할 수 있다.

또한 본 고안은 구동풀리(221~214,321~324) 및 기어의 직경을 변경함으로써 다양한 레벨의 회전력을 얻을 수 있을 것이다.

삭제

상기에서 본 고안의 실시 예에 대해 상세히 설명하였으나, 본 고안은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 고안의 기술적 사상 및 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 형태로 구현할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 모터
201,202,251,301,351,411,412,416 : 기어
203,252,302,352,413 : 회전축 211~214,311~314 : 편심지렛대
221~224,321~324 : 구동풀리 231~234,331~334 : 라체트기어봉
500 : 발전기

Claims (4)

1. 삭제
2. 화력, 수력, 풍력, 조력, 파력 또는 전기에너지를 회전력으로 전환시키는 동력전환부; 상기 동력전환부의 회전력을 증강시키는 제1 회전력가속부; 상기 제1 회전력가속부에서 전달된 회전력을 증강시키는 제2 회전력가속부; 및 상기 제2 회전력가속부의 증강된 회전력에 의해 발전기를 구동할 수 있도록 하며, 상기 발전기에서 전기에너지를 생성시키는 발전기 구동부;를 포함하는 발전용량 장치에 있어서,
   상기 제1 회전력가속부는
   동력전환부의 회전축에 장착된 제1 기어;
   제1 회전축에 결함되며 상기 제1 기어와 맞물려 회전하되, 상기 동력전환부에서 전달된 회전속도를 감속시키는 제2 기어;
   상기 제1 회전축에 편심축이 결합되어 상기 제1 회전축의 회전에 의해 타원형의 적어도 2개의 제1 편심지렛대의 내부 슬라이드면을 따라 회전하되, 서로 이웃한 구동풀리가 180도의 동작상태로 회전하도록 적어도 2개의 제1 편심지렛대 각각에 결합되는 적어도 2개의 제1 구동풀리;
   제2 회전축에 결합됨과 아울러 상기 제1 편심지렛대 각각에 연결되어 상기 제1 구동풀리의 회전에 의한 상기 제1 편심지렛대 각각의 작동으로 상기 제2 회전축을 고속 회전시키는 적어도 2개의 제1 라체트기어봉; 및
   상기 제2 회전축의 회전에 따라 회전하는 제3 기어;를 포함하는 발전용량 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 제2 회전력가속부는
   상기 제1 회전력가속부의 제3 기어에 맞물려 회전하되, 상기 제1 회전력가속부에서 전달된 회전속도를 감속시키는 제4 기어;
   상기 제4 기어의 제3 회전축에 편심축이 결합되어 타원형의 적어도 2개의 제2 편심지렛대의 내부 슬라이드면을 따라 회전하되, 서로 이웃한 구동풀리가 180도의 동작상태로 회전하도록 적어도 2개의 제2 편심지렛대 각각에 결합되는 적어도 2개의 제2 구동풀리;
   제4 회전축에 결합됨과 아울러 상기 제2 편심지렛대 각각에 연결되어 상기 제2 구동풀리의 회전에 의한 상기 편심지렛대 각각의 작동으로 상기 제4 회전축을 고속 회전시키는 적어도 2개의 제2 라체트기어봉; 및
   상기 제4 회전축의 회전에 따라 회전하는 제5 기어;를 포함하는 발전용량 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 발전기 구동부는
   상기 제2 회전력가속부의 제5 기어에 맞물려 회전하되, 피치원이 상기 제5 기어보다 작아 상기 제2 회전력가속부에서 전달된 회전속도를 증강시키는 제6 기어;
   상기 제6 기어와 동일 회전축에 결합되되, 피치원이 상기 제6 기어보다 큰 제7 기어; 및
   발전기(= 제너레이터 : generator)의 구동축에 결합됨은 물론 상기 제7 기어에 맞물려 회전하되, 피치원이 상기 제7 기어보다 작아 상기 제6 기어에서 증강된 회전속도를 2차 증강시켜 상기 발전기에 전달함에 의해 상기 발전기에서 전기에너지를 발생시키는 제8 기어;를 포함하는 발전용량 장치.

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