KR200492787Y1

KR200492787Y1 - 학습용 수동식 발전장치

Info

Publication number: KR200492787Y1
Application number: KR2020190002375U
Authority: KR
Inventors: 한진환; 이영일
Original assignee: 한진환; 이영일
Priority date: 2019-06-11
Filing date: 2019-06-11
Publication date: 2020-12-09

Abstract

본 고안은 회전 운동을 전기 에너지로 변환시켜 주는 발전기의 작용과 기능을 학습자가 직접 육안으로 확인할 수 있도록 구성된 학습용 수동식 발전장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게 설명하자면, 대부분의 구성요소들이 두께가 동일한 MDF 합판으로 이루어지고, 사용자가 직접 이들 구성요소들을 서로 끼움 결합하여 용이하고 견고하게 조립할 수 있도록 구성되어 있어서 학생들의 실습 교재로 사용하기에 매우 적합한 학습용 수동식 발전장치에 관한 것이다.

Description

학습용 수동식 발전장치{Manual generating unit for practical learning}

학생들이 자연과학 분야에 대하여 학습할 때 책이나 강의를 통해서 기본적인 원리와 이론을 이해하는 것도 중요하지만, 다양한 실험 장치를 통해서 학습자가 직접 이러한 원리와 이론을 체험하고 그 결과를 확인하는 과정도 매우 중요하다. 그래서 학생들이 체험과 실험을 통해서 각종 자연 현상들을 보다 용이하게 학습할 수 있도록 도와주는 학습 기자재들이 다양하게 개발 소개되고 있다.

예를 들면, 등록실용신안 제20-0371304호(2004년 12월 17일)에는, 열 에너지가 증기 에너지와 운동 에너지를 거쳐서 전기 에너지의 형태로 전환되는 과정을 보여주는 학습용 증기 동력 발전시스템 관찰장치가 소개되어 있다.

또한, 특허 제10-0973463호(2010년 07월 27일)에는, 풍력, 수력 또는 고온 고압의 스팀을 이용하여 전기 에너지를 생성하는 발전원리를 육안으로 직접 확인할 수 있는 발전원리 학습용 장치가 소개되어 있으며, 공개특허 제10-2012-0110974호(2012년 10월 10일)에는, 학습자가 풍력을 이용한 발전원리를 효과적으로 관찰 및 실습할 수 있는 학습용 풍력발전 실습장치가 소개되어 있다.

등록실용신안 제20-0371304호(2004년 12월 17일) 특허 제10-0973463호(2010년 07월 27일) 공개특허 제10-2012-0110974호(2012년 10월 10일)

이에 본 고안의 목적은 회전 운동을 전기 에너지로 변환시켜 주는 발전기의 작용과 기능을 학습자가 직접 육안으로 확인할 수 있도록 구성된 학습용 수동식 발전장치에 있어서, 저렴한 비용으로 간편하게 조립할 수 있고, 전체적인 구조가 견고하며, 나아가 시험 작동이 용이한 학습용 수동식 발전장치를 제공하는 것이다.

첨부한 도면을 참조하면, 본 고안에 따른 학습용 수동식 발전장치는, 바닥판(10)과; 상기 바닥판(10) 위에 세워지는 것으로, 상하로 제1 축공(21)과 제2 축공(22)이 관통되어 있는 제1 세로지지판(20)과; 상기 바닥판(10) 위에 일정한 간격을 두고 나란히 세워지는 것으로, 각각 일측 세로변이 상기 제1 세로지지판(20)의 후면에 직교 하도록 밀착되며, 서로 대응하는 위치에 제3 축공(31)이 관통되어 있고, 타측 세로변에는 각각 제1 걸림돌기(32)가 돌출되어 있는 한쌍의 제2 세로지지판(30a,30b)과; 회전자의 회전축(41)이 일측으로 돌출되어 있고, 상기 회전축(41)에는 미끄럼 방지용 고무튜브(42)가 씌어져 있는 발전기(40)와; 상기 회전축(41)이 상기 제1 축공(21)에 상하방향으로 이동가능하게 삽입된 상태에서 상기 발전기(40)를 상기 제2 세로지지판(30a,30b) 사이에 배치하는 것으로, 양쪽으로 상기 제3 축공(31)에 회전 가능하게 삽입되는 한쌍의 지지돌부(51)가 돌출되어 있고, 상기 회전축(41)의 반대방향으로 제2 걸림돌기(52)가 돌출되어 있는 발전기 지지틀(50)과; 상기 제1 세로지지판(20)의 전방에 배치되는 것으로, 원판 형태로 이루어지며, 외주연이 상기 회전축(41)의 고무튜브(42)에 접촉하여 회전력을 전달하도록 상기 제2 축공(22)에 회전가능하게 지지되어 있는 구동회전판(60)과; 상기 제1 걸림돌기(32)와 상기 제2 걸림돌기(52) 사이에 장착되어 상기 회전축(41)을 상기 구동회전판(60)의 외주연에 밀착시켜 주는 탄성밴드(70)와; 전선(81)에 의해서 상기 발전기(40)와 연결되어 있는 발광수단(80); 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 바닥판(10)과, 상기 제1 세로지지판(20)과, 상기 제2 세로지지판(30a,30b)과, 상기 발전기 지지틀(50)과, 상기 구동회전판(60)은 모두 두께가 동일한 MDF 합판을 소정의 모양으로 절단한 것으로 이루어지고, 서로 끼움결합에 의해 조립 가능한 구조로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 따른 학습용 수동식 발전장치는 구동회전판(60)의 회전 운동이 전기 에너지로 변환되는 것을 발광수단(80)을 통해 사용자가 직접 육안으로 확인할 수 있고, 나아가 이러한 발전장치를 사용자가 직접 저렴한 비용으로 간편하게 조립할 수 있을 뿐 아니라, 전체적인 구조가 견고하며, 시험 작동이 용이하기 때문에 특히 학생들의 실험용 교재로 매우 유용하게 사용될 수 있는 것으로 기대된다.

도 1은 본 고안에 따른 학습용 수동식 발전장치의 전방 사시도,
도 2는 본 고안에 따른 학습용 수동식 발전장치의 후방 사시도,
도 3은 본 고안에 따른 학습용 수동식 발전장치의 요부 분리 사시도,
도 4는 상기 도 1 및 도 2에서 발전기(40)와 그 지지틀(50)의 분리 사시도,
도 5는 상기 도 1 및 도 2에서 구동회전판(60)의 분리 사시도,
도 6은 본 고안의 일 실시예에 따른 조립세트의 평면도이다.

이하, 첨부한 도면을 이용하여 본 고안을 상세하게 설명한다. 다만, 첨부 도면은 본 고안의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로, 이들 도면에 의해서 본 고안의 권리범위가 제한되는 것은 아니다. 그리고, 본 고안을 실시하는데 꼭 필요한 구성이라 하더라도 공지기술에 속하거나, 통상의 기술자가 공지기술로 부터 용이하게 실시할 수 있는 구성에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다.

본 고안에 따른 학습용 수동식 발전장치는 첨부 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 베이스가 되는 바닥판(10)과, 상기 바닥판(10) 위에 세워지는 제1 세로지지판(20) 및 제2 세로지지판(30a,30b)과, 상기 세로지지판(20,30a,30b)에 각각 설치되는 발전기(40)와 그 지지틀(50) 및 회전구동판(60)과, 상기 제2 세로지지판(30a,30b)과 상기 지지틀(50) 사이에 장착된 탄성밴드(70)와, 상기 발전기(40)에 연결되어 있는 발광수단(80)을 포함하여 구성된다.

먼저 상기 바닥판(10)은 다른 구성요소들을 탑재하여 물리적으로 지탱하는 베이스(base)의 기능을 하는 것으로, 직사각형 형상인 것이 바람직하다. 상기 바닥판(10)에는 상기 발광수단(80)을 지탱하는 스탠드(11)가 설치되어 있다.

다음으로, 상기 제1 세로지지판(20)은 상기 바닥판(10) 위에 수직방향으로 세워지는 것으로, 상하로 제1 축공(21)과 제2 축공(22)이 관통되어 있는 구조를 갖는다. 여기서 상기 제1 축공(21)은 도 3에서 보는 바와 같이, 상하 방향으로 확장된 장공 형상인 것이 바람직하고, 상기 제2 축공(22)은 소정의 반경을 갖는 원형인 것이 바람직하다.

상기 제2 세로지지판(30a,30b)은 상기 바닥판(10) 위에 일정한 간격을 두고 수직 방향으로 나란히 세워지는 것으로, 서로 대응하는 위치에 각각 제3 축공(31)이 관통되어 있는 한쌍의 판재로 이루어진다. 상기 제2 세로지지판(30a,30b)은 일측 세로변이 상기 제1 세로지지판(20)의 후면에 직교 하도록 밀착되며, 타측 세로변에는 각각 제1 걸림돌기(32)가 돌출되어 있다.

상기 제3 축공(31)도 소정의 반경을 갖는 원형인 것이 바람직하다. 그리고 상기 제1 걸림돌기(32)는 상기 제3 축공(31) 보다 아래쪽에 구비되어 있는 것이 바람직하다. 상기 제1 세로지지판(20)과 제2 세로지지판(30a,30b)은 전체적으로 ‘

’ 모양을 형성한다.

상기 발전기(40)는 통상적인 회전자가 회전하면서 전기를 발생하는 회전식 발전기로서, 상기 회전자(각 도면에서는 보이지 않음)의 중심부에는 일측으로 회전축(41)이 돌출되어 있고, 상기 회전축(41)에는 미끄럼 방지용 고무튜브(42)가 씌어져 있는 구조를 갖는다. 상기 발전기(40)는 시중에서 판매되는 모듈화된 제품을 구입하여 사용할 수 있다.

상기 발전기 지지틀(50)은 상기 발전기(40)의 회전축(41)이 상기 제1 세로지지판(20)의 제1 축공(21)에 상하방향으로 이동가능하게 삽입된 상태에서 상기 발전기(40)가 상기 제2 세로지지판(30a,30b) 사이에 배치되도록 지지하는 기능을 한다.

상기 발전기 지지틀(50)에는 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이, 양쪽으로 상기 제2 세로지지판(30a,30b)의 제3 축공(31)에 각각 회전 가능하게 삽입되는 한쌍의 지지돌부(51)가 돌출되어 있고, 상기 회전축(41)의 반대방향으로 제2 걸림돌기(52)가 돌출되어 있는 구조를 갖는다.

다음으로 상기 구동회전판(60)은, 상기 제1 세로지지판(20)의 전방에 배치되는 것으로, 소정의 반경을 갖는 원판 형태로 이루어진다. 상기 구동회전판(60)은 그 외주연이 상기 회전축(41)의 고무튜브(42)에 접촉하도록 상기 제2 축공(22)에 회전가능하게 지지되어 있다.

그래서 상기 구동회전판(60)이 회전하면, 상기 회전축(41)을 통해서 발전기(40)의 회전자가 함께 회전하도록 구성되어 있다. 이때, 상기 회전축(41)의 고무튜브(42)는 회전축(41)과 구동회전판(60) 사이의 미끄럼 현상을 방지하여 상기 구동회전판(60)의 회전력을 그대로 상기 회전축(41)으로 전달시키는 기능을 한다.

상기 탄성밴드(70)는 도 2에서 보는 바와 같이, 상기 제2 세로지지판(30a,30b)의 제1 걸림돌기(32)와 상기 지지틀(50)의 제2 걸림돌기(52) 사이에 장착되어 있는 것으로, 상기 제2 걸림돌기(52)를 밑으로 잡아당겨서 상기 발전기(40)의 회전축(41)을 구동회전판(60)의 외주연에 밀착시켜 주는 기능을 한다.

상기 탄성밴드(70)는 신축성이 좋은 고무밴드로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 탄성밴드(70) 역시 상기 회전축(41)과 구동회전판(60) 사이의 미끄럼 현상을 방지하여 상기 구동회전판(60)의 회전력을 그대로 상기 회전축(41)으로 전달시키는 기능을 한다. 상기 탄성밴드(70)의 작용으로 인해서 복잡한 기어 구조를 사용하지 않고서도 구동회전판(60)의 회전력을 온전히 상기 회전축(41)으로 전달할 수 있다.

마지막으로 상기 발광수단(80)은 전선(81)에 의해서 상기 발전기(40)와 연결되어 있는 것으로, 상기 발전기(40)에서 전기가 발생하는 것을 사용자가 육안으로 확인할 수 있게 하는 기능을 한다. 즉, 사용자가 수동으로 상기 구동회전판(60)을 회전시키면, 그 회전력에 의해 상기 발전기(40)에서 전기가 발생하고, 그 전기에 의해서 상기 발광수단(80)에서 빛이 발생한다.

첨부 도 1 및 도 2에서는 상기 발광수단(80)으로서 스탠드(11)에 설치되어 있는 전구를 예시하였으나, 상기 발광수단(80)은 통상적인 알람 수단 중 어떤 것을 사용해도 좋다. 예컨대 전구 대신에 광섬유나 LED를 사용할 수도 있고, 발광수단 대신에 경고음을 발생하는 부저(buzzer)를 사용할 수도 있다.

본 고안에서, 상기 바닥판(10)과 제1 세로지지판(20), 제2 세로지지판(30a,30b), 지지틀(50) 및 구동회전판(60)은 모두 두께가 동일한 MDF 합판을 소정의 형상으로 절단한 것으로 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 바닥판(10)과 제1 세로지지판(20) 및 제2 세로지지판(30a,30b)은 접착제를 이용하거나, 서로 끼움결합에 의해 조립가능하게 구성될 수 있다.

이를 위하여 상기 바닥판(10)과 제1 세로지지판(20) 및 제2 세로지지판(30a,30b)에는 각 도면에서 보는 바와 같이 서로 대응하는 끼움돌기와 끼움홀이 구비되어 있으나, 상기 끼움돌기와 끼움홀에 대해서는 도면부호를 별도로 부여하지 않았다.

본 고안의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 발전기 지지틀(50)은, 도 4에서 보는 바와 같이, 외곽 지지틀(50a)과 어깨 지지틀(50b)로 구성될 수 있다. 먼저 외곽 지지틀(50a)은 상기 발전기(40)의 바깥 둘레면을 둘러싸는 링(ring) 형상으로서, 양쪽으로 상기 지지돌부(51)를 구성하는 세로돌부(51a)가 돌출되어 있다.

그리고 상기 어깨 지지틀(50b)은 상기 외곽 지지틀(50a)의 양쪽 세로돌부(51a)에 각각 교차 결합되는 것으로, 상기 지지돌부(51)를 구성하는 가로돌부(51b)를 갖는다. 그래서 상기 외곽 지지틀(50a)의 세로돌부(51a)와 어깨 지지틀(50b)의 가로돌부(51b)가 서로 교차하여 열십자(+) 형태의 지지돌부(51)를 형성한다.

또한, 상기 어깨 지지틀(50b)에는 상기 탄성밴드(70)가 장착되는 제2 걸림돌기(52)와, 상기 발전기(40)의 이탈을 방지하는 걸림턱(53)이 구비되어 있다. 도 3에서 제1 세로지지판(20)에 표시된 미설명 부호 23은 상기 걸림턱(53)을 수용하는 ‘걸림턱 수용홀’이다.

한편, 상기 구동회전판(60)은, 도 5에서 보는 바와 같이, 보조회전판(61)과 슬롯홀(62), 막대판(63), 부싱판(64), 마감판(65) 및 쐐기(66)를 포함할 수 있다. 먼저 상기 보조회전판(61)은 상기 제1 세로지지판(20)과 상기 구동회전판(60) 사이에 배치되는 것으로 상기 구동회전판(60)의 회전을 용이하게 하는 기능을 한다.

그리고 상기 슬롯홀(62)은, 상기 구동회전판(60)과 상기 보조회전판(61)의 중심부를 관통하는 것으로, 상기 막대판(63)을 수용하는 기능을 한다. 상기 막대판(63)은 상기 슬롯홀(62)에 삽입되는 것으로, 상기 구동회전판(60)을 상기 제2 축공(22)에 회전 가능하게 지지하는 회전축의 기능을 한다.

상기 부싱판(64)은 상기 막대판(63)에 삽입된 상태로 상기 제2 축공(22) 속에 배치되는 것으로, 상기 막대판(63)이 상기 제2 축공(22) 속에서 요동하지 않고 안정적으로 회전하도록 붙잡아 주는 기능을 한다. 마지막으로 상기 마감판(65)과 쐐기(66)는 각각 상기 막대판(63)의 노출단부에 삽입되어 상기 막대판(63)의 이탈을 방지하는 기능을 한다.

도 5에서 미설명 부호 67은 상기 구동회전판(60)을 회전시키는 ‘손잡이’ 이고, 미설명 부호 68은 상기 쐐기(66)를 삽입하는 ‘쐐기공’이다.

본 고안에 따른 학습용 수동식 발전장치는 도 6에서 보는 바와 같이, MDF 합판에 상기 발전장치를 구성하는 각 구성요소들이 각각 경계선을 따라 절취선으로 절개되어 있는 조립세트의 형태로 제공될 수 있다. 이때, 상기 MDF 합판으로 구성될 수 없는 구성요소, 즉 발전기(40)와 탄성밴드(70) 및 발광수단(80)은 접착제와 함께 별도로 제공될 수 있다.

이러한 조립세트를 이용하면, 사용자들이 본 고안에 따른 수동식 발전장치를 저렴한 비용으로 손쉽게 조립할 수 있어서, 특히 학생들의 실습재료 사용하기에 매우 적합하다.

10; 바닥판 11; 스탠드
20; 제1 세로지지판 21; 제1 축공
22; 제2 축공 23; 걸림턱 수용홀
30a,30b; 제2 세로지지판 31; 제3 축공
32; 제1 걸림돌기 40; 발전기
41; 회전축 42; 고무튜브
50,50a,50b; 발전기 지지틀 51,51a,51b; 지지돌부
52; 제2 걸림돌기 53; 걸림턱
60; 구동회전판 61; 보조회전판
62; 슬롯홀 63; 막대판
64; 부싱판 65; 마감판
66; 쐐기 67; 손잡이
68; 쐐기공 70; 탄성밴드
80; 발광수단 81; 전선

Claims

바닥판(10)과;
상기 바닥판(10) 위에 세워지는 것으로, 상하로 제1 축공(21)과 제2 축공(22)이 관통되어 있는 제1 세로지지판(20)과;
상기 바닥판(10) 위에 일정한 간격을 두고 나란히 세워지는 것으로, 각각 일측 세로변이 상기 제1 세로지지판(20)의 후면에 직교 하도록 밀착되며, 서로 대응하는 위치에 제3 축공(31)이 관통되어 있고, 타측 세로변에는 각각 제1 걸림돌기(32)가 돌출되어 있는 한쌍의 제2 세로지지판(30a,30b)과;
회전자의 회전축(41)이 일측으로 돌출되어 있고, 상기 회전축(41)에는 미끄럼 방지용 고무튜브(42)가 씌어져 있는 발전기(40)와;
상기 회전축(41)이 상기 제1 축공(21)에 상하방향으로 이동가능하게 삽입된 상태에서 상기 발전기(40)를 상기 제2 세로지지판(30a,30b) 사이에 배치하는 것으로, 양쪽으로 상기 제3 축공(31)에 회전 가능하게 삽입되는 한쌍의 지지돌부(51)가 돌출되어 있고, 상기 회전축(41)의 반대방향으로 제2 걸림돌기(52)가 돌출되어 있는 발전기 지지틀(50)과;
상기 제1 세로지지판(20)의 전방에 배치되는 것으로, 원판 형태로 이루어지며, 외주연이 상기 회전축(41)의 고무튜브(42)에 접촉하여 회전력을 전달하도록 상기 제2 축공(22)에 회전가능하게 지지되어 있는 구동회전판(60)과;
상기 제1 걸림돌기(32)와 상기 제2 걸림돌기(52) 사이에 장착되어 상기 회전축(41)을 상기 구동회전판(60)의 외주연에 밀착시켜 주는 탄성밴드(70)와;
전선(81)에 의해서 상기 발전기(40)와 연결되어 있는 발광수단(80);
을 포함하고,
상기 발전기 지지틀(50)은,
상기 발전기(40)를 둘러싸는 링(ring) 형상으로 이루어지며, 양쪽으로 상기 지지돌부(51)를 구성하는 세로돌부(51a)가 돌출되어 있는 외곽 지지틀(50a)과;
상기 세로돌부(51a)에 각각 교차 결합되는 것으로, 상기 지지돌부(51)를 구성하는 가로돌부(51b)와, 상기 제2 걸림돌기(52), 및 상기 발전기(40)의 이탈을 방지하는 걸림턱(53)이 구비되어 있는 한쌍의 어깨 지지틀(50b);
로 구성되는 것을 특징으로 하는 학습용 수동식 발전장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 구동회전판(60)은,
상기 제1 세로지지판(20)과 상기 구동회전판(60) 사이에 배치되는 보조회전판(61)과, 상기 구동회전판(60)과 상기 보조회전판(61)의 중심부를 관통하는 슬롯홀(62)과, 상기 슬롯홀(62)에 삽입되어 상기 제2 축공(22)을 통과하는 막대판(63)과, 상기 막대판(63)에 삽입된 상태로 상기 제2 축공(22) 속에 배치되는 부싱판(64)과, 상기 제2 축공(22)을 통과한 상기 막대판(63)의 노출단부에 삽입되어 상기 막대판(63)의 이탈을 방지하는 마감판(65) 및 쐐기(66)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 학습용 수동식 발전장치.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 바닥판(10)과, 상기 제1 세로지지판(20)과, 상기 제2 세로지지판(30a,30b)과, 상기 발전기 지지틀(50)과, 상기 구동회전판(60)은 모두 두께가 동일한 MDF 합판을 소정의 모양으로 절단한 것으로 이루어지고, 서로 끼움결합에 의해 조립 가능한 구조로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 학습용 수동식 발전장치.