KR20120005901A - 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비 - Google Patents

이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비에 관한 것으로, 중심축(12,22)과 중심축의 부착된 상기 중심축보다 큰 직경을 가지는 적어도 2개 이상의 사이드휠(11,21)로 구성되어 있는 적어도 1개 이상의 H형휠(10,20)을 포함하는 속도조절기(100); 상기 중심축(12,22)중 어느 하나의 중심축에 연결되어 상기 연결된 중심축을 회전시키는 회전력발생기(200); 및 상기 다수의 H형휠(10,20)중 어느 하나의 H형휠의 사이드휠에 연결된 발전기(300); 를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비를 제공한다.
본 발명에 따르면, 속도조절기를 나무를 이용하여 간편하게 제작할 수 있고, 비용 및 제작시간을 단축할 수 있어 농어촌이나 저개발국가에서도 제작이 용이하다.
또한, 트랙터, 휠체어, 자전거 등 이동수단에 부착하고, 이동수단의 이동 시 바퀴의 회전력을 이용하여 발전기를 발전시키고 발전된 전기를 충전기에 충전한 후 가정에서 사용할 수 있다.

Description

이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비{Small Generator Facility Using Turning Force of the Wheel attached to Transport}
본 발명은 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대규모 설비투자나 기술이 없이도 개인들이 일상생활을 하면서 자연스럽게 전기를 생산하여 사용할 수 있도록 하기 위하여 손수레, 휠체어, 자전거와 같은 인력에 의해 저속으로 이동하는 이동수단의 바퀴에 한개 이상의 H형휠을 포함한 발전설비를 부착하여 이동이라는 이동수단의 본래 목적을 달성하면서도 이동수단의 이동시 발생하는 바퀴의 회전력을 이용하여 발전기를 발전시키고 발전된 전기를 충전하여 가정 등에서 사용할 수 있는 농어촌 또는 저개발국가를 위한 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비에 관한 것이다.
종래 일반적으로 전기를 얻기 위한 발전(發電)의 형태로서는 물의 낙차를 이용한 수력발전, 연료를 태움으로 얻어지는 화력발전, 핵분열을 이용한 원자력발전 및 바람을 이용한 풍력발전 등으로 구분할 수 있으며, 계절과 지형적인 영향에 따라 적절한 발전장치를 설치하여 전력을 얻고 있는 실정이다.
그러나 이러한 발전설비들은 상당한 부지 면적, 막대한 투자자본, 많은 운전인력 등을 필요로 하므로 대부분 국가 또는 대기업에서 건설에서 운영까지 담당하고 있는 실정이다.
이중에서도 그나마 자연현상인 바람을 이용하여 전력을 얻는 장치인 풍력발전은 다른 발전시설물과는 달리 설치비용이 저렴하고 가정이나 지역단위로 개별적 발전을 하기 용이한 장점을 가지고 있으나, 이 역시 바람에 의해 회전되는 회전날개와, 상기 회전날개의 회전력에 의해 전력을 생산하는 발전기와, 상기 발전기 및 회전날개를 지지하는 지지프레임으로 구성되어 있어서 기계 및 장치의 생산이 어려운 농어촌이나 저개발 국가에서는 위와 같이 회전날개 및 지지프레임을 가공하여 생산 및 설치하는데 비용이나 기술면에서 많은 어려움이 있다.
본 발명은 상기의 종래 기술상의 제반 사정을 감안하여 이를 해결하기 위한 것으로, 대규모 설비투자나 기술이 없이도 개인들이 일상생활을 하면서 자연스럽게 전기를 생산하여 사용할 수 있도록 하기 위하여 한개 이상의 H형휠 형태의 속도조절기를 휠체어나 트랙터 등의 바퀴에 연결하고, 발전기를 속도조절기에 연결하여 휠체어나 트랙터 등의 이동 시 회전하는 바퀴와 접하고 있는 속도조절기의 빠른 회전력을 이용하여 발전기를 발전시키고 발전된 전기를 충전하여 가정에서 사용할 수 있도록 하는 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비는, 중심축(12,22)과 중심축에 부착된 상기 중심축보다 큰 직경을 가지는 적어도 2개 이상의 사이드휠(11,21)로 구성되어 있는 적어도 1개 이상의 H형휠(10,20)을 포함하는 속도조절기(100); 상기 중심축(12,22)중 어느 하나의 중심축에 연결되어 상기 연결된 중심축을 회전시키는 회전력발생기(200); 및 상기 다수의 H형휠(10,20)중 어느 하나의 H형휠의 사이드휠에 연결된 발전기(300); 를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하나의 중심축에 부착되는 상기 사이드휠은 2개이며, 상기 중심축의 양단부에 부착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 속도조절기는 적어도 2개이상의 H형휠을 포함하며, 상기 적어도 2개이상의 H형휠(10,20)은 상기 중심축(12,22)의 길이가 각각 서로 상이하여, 상기 중심축의 길이가 작은 H형휠(10)의 사이드휠(11)은 상기 중심축의 길이가 긴 다른 H형휠(20)의 중심축(22)과 접하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전력발생기(200)는 트랙터, 마차, 우마차, 경운기, 리어카, 자전거, 휠체어, 손수레, 오토바이 중의 어느 하나의 바퀴인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전력발생기(200)는 중심축(12,22) 중에서 길이가 가장 짧은 중심축(12)에 연결되어 상기 길이가 가장 짧은 중심축(12)을 회전시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발전기(300)는 중심축의 길이가 가장 긴 H형휠(20)의 사이드휠(21)에 연결된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발전기(300)는 발전기 몸체(320)와 몸체(320)의 일단부에 연결된 로터헤드(310)로 구성되며, 상기 로터헤드(310)는 사이드휠(11,21)과 접촉하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중심축(12,22)과 상기 사이드휠(11,21)은 서로 접하여 회전할 수 있도록 상기 중심축(12,22)과 상기 사이드휠(11,21)은 접촉 시 미끄러지지 않는 재질로 만들어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중심축과 상기 사이드휠은 나무로 만들어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중심축(12,22)과 상기 사이드휠(11,21)은 표면에 규칙적이거나 불규칙한 요철이 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중심축과 상기 사이드휠의 직경의 비가 1:2 내지 1:10인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 다수의 H형휠(10,20)은 사이드휠(11,21)의 직경이 다양하여 사이드휠(11,21)의 직경이 서로 같거나 또는 사이드휠(11,21)의 직경이 서로 상이한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발전기(300)와 연결되어 발전기(300)에서 발전된 전기를 충전하는 충전기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비에 의하면 특별한 기술이나 자본이 없는 개인들이 일상생활에서 많이 사용하는 이동수단에 간단한 설비를 부착함으로서, 통상적인 일상생활 과정에서 자연스럽게 전기를 생산하게 되고 생산된 전기를 자가 소비할 수 있으므로, 종래의 전기가 제공되지 않는 산간벽지, 농어촌지역 또는 저개발국가에서 아주 손쉽게 전기를 생산하여 사용할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 의한 발전설비는 비록 저속으로 이동하는 이동수단에 부착되지만 H형휠의 개수를 늘림으로서 가장 바깥쪽의 H형휠에서는 상당한 회전력을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 직경의 사이드휠을 사용하여 증속되는 정도를 원하는 만큼 조절할 수 있다.
또한, 두 개의 사이드휠을 가진 H형휠을 이용함으로서 발전에 필요한 고속회전 시에도 기하학적인 균형을 유지할 수 있고, 한 개의 휠을 이용하는 경우 보다 회전 시 접촉면적을 넓힐 수 있어 헛도는 것을 방지할 수 있다.
또한, 손수레, 트랙터, 휠체어 등의 이동수단에 간편하게 부착할 수 있고, 이동수단의 이동 시 발생한 바퀴의 회전력을 이용하여 발전기를 발전시키고 발전된 전기를 충전하여 가정에서 사용할 수 있다.
또한, H형휠을 포함하는 속도조절기는 나무를 이용하여 제작할 수 있으므로 농어촌이나 공업환경이 열악한 국가에서도 손쉽게 제작할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 H형휠을 포함하는 속도조절기의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 H형휠을 포함하는 속도조절기의 측면도.
도 3은 본 발명에 따른 H형휠을 포함하는 속도조절기의 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 H형휠을 포함하는 속도조절기의 다양한 실시 예를 도시한 개략도.
도 5는 본 발명의 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비가 적용된 휠체어의 후면도.
도 6은 본 발명의 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비가 적용된 휠체어의 측면도.
도 7은 본 발명의 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비가 적용된 트랙터의 후면도.
도 8은 본 발명의 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비가 적용된 트랙터의 측면도.
도 9는 본 발명의 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비가 적용된 손수레의 후면도.
도 10은 본 발명의 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비가 적용된 손수레의 측면도.
도 11은 본 발명의 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비가 적용된 자전거 앞바퀴의 측면도.
도 12는 본 발명의 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비가 적용된 자전거 뒷바퀴의 측면도.
도 13은 본 발명의 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비가 적용된 자전거 앞바퀴의 후면도.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에 의한 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비는 속도조절기, 회전력발생기 및 발전기를 포함한다. 이하에서는 각 구성요소별로 설명한다.
먼저 속도조절기에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 H형휠을 포함하는 속도조절기의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 H형휠을 포함하는 속도조절기의 측면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 H형휠을 포함하는 속도조절기의 사시도이다.
본 발명에 의한 속도조절기(100)는 적어도 하나 이상의 H형휠(10,20)을 포함한다. 도 1 ~ 3 에서는 두 개의 H형휠의 경우를 설명하고 있으나 그 이상 또는 그 이하의 경우도 가능하다.
본 발명에서의 H형휠(10)은 중심축(12,22)과 사이드휠(11,21)을 포함한다. 중심축(12)은 회전력이 발생하는 부분으로 상기 중심축(12,22)의 일단부에는 모터(미도시) 또는 수동으로 돌릴 수 있는 핸들(미도시)과 같이 회전력을 발생시킬 수 있는 수단 등이 연결되어 모터 등의 회전력이 전달되어 회전을 하게 된다. 사이드휠(11,21)은 단면이 원형으로 적어도 2개이상이 중심축에 부착된다. 바람직하게는 2개이며 중심축의 양단부에 부착되어, 중심축(12)이 회전 시 중심축(12)의 양단부에 설치된 사이드휠(11)도 회전을 하게 된다. 이하 사이드휠이 2개인 경우를 기준으로 설명한다.
본 발명에서는 H형휠을 사용하게 되는데, 이는 H형휠의 고속회전시에도 H형휠이 일측으로 쏠리는 현상을 방지하여 H형휠이 기하학적인 균형을 유지할 수 있으며, 또한 2개의 사이드휠이 중심축과 결합하게 되어 그 접촉면적이 넓어져서 사이드휠 또는 중심축이 헛도는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이는 특히 본 발명에 의한 H형휠은 저개발국에서 손쉽게 가공할 수 있도록 나무를 주재료로 사용하여 제작될 수 있는데, 나무 가공시에 가공의 편리성을 위하여 톱니를 형성시키지 않으며 따라서 사이드휠 또는 중심축이 헛도는 것을 방지하는 것이 매우 중요한데, H형휠은 이러한 헛도는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 기하학적 구조라 할 수 있다.
본 발명의 H형휠(10)은 나무, 금속, 탄소재, 합성수지등을 이용하여 간편하게 제작할 수 있어 농어촌이나 저개발국가에서도 제작이 용이하다.
본 발명에 의한 속도조절기(100)는 적어도 하나이상의 H형휠을 포함한다. 특히 적어도 2개이상의 H형휠을 포함한 경우에는 상기 H형휠 간에는 중심축과 사이드휠이 연결된 형태이다. 이 경우에 다수의 H형휠(10,20)은 중심축(12,22)의 길이가 서로 상이하여, 상기 중심축의 길이가 작은 H형휠(10)의 사이드휠(11)은 상기 중심축의 길이가 긴 다른 H형휠(20)의 중심축(22)과 접하게 된다.
중심축의 길이가 작은 H형휠(10)이 회전 시 H형휠(10)의 사이드휠(11)은 중심축의 길이가 긴 H형휠(20)의 중심축(22)과 마찰을 일으켜 H형휠(20)을 회전시킨다.
이 경우 중심축의 길이가 작은 H형휠(10)이 한번 회전 시 사이드휠(11)과 접촉하는 중심축의 길이가 긴 H형휠(20)의 중심축(22)은 상기 사이드휠(11)의 둘레 길이만큼 회전하는 효과를 얻을 수 있으므로, 이와 같은 H형휠을 여러 개 연결하여 사용하는 경우 가장 바깥쪽의 중심축의 길이가 가장 긴 H형휠에서는 상당한 속도로 회전하게 된다.
또한, 중심축과 사이드휠의 직경을 다양하게 변형하여 속도 조절이 가능하다. 그러나 중심축의 직경을 일정하게 하고 사이드휠의 직경을 다양하게 변형하여 사용하는 것이 바람직할 것이다.
상기 중심축(12,22)과 상기 사이드휠(11,21)은 서로 접하여 회전할 수 있도록 상기 중심축(12,22)과 상기 사이드휠(11,21)은 접촉 시 미끄러지지 않는 재질로 만들어야 한다. 가령 나무, 금속, 합성수지, 탄소재 등 여러 가지가 있을 수 있으나, 농어촌 및 저개발국가에서 손쉽게 구할 수 있고 가공하기에 편리한 나무로 만드는 것이 바람직할 것이다.
상기 중심축(12,22)과 상기 사이드휠(11,21)은 표면에 규칙적이거나 불규칙한 요철이 있어 사이드휠(11)의 회전 시 중심축(22)과 마찰을 일으켜 중심축(22)을 회전시키게 된다. 상기의 요철은 나무 등에 있는 자연적인 요철이거나 인위적으로 가공된 요철일 수 있다.
개개의 H형휠(10,20)에서 상기 중심축(12,22)과 상기 사이드휠(11,21)의 직경의 비가 1:2 내지 1:10 정도가 된다.
중심축의 회전 시 발생하는 사이드휠의 회전력을 이용하기 위해서 사이드휠의 직경은 최소한 중심축의 직경의 2배는 되어야 할 것이다. 그러나 중심축의 직경에 비해서 사이드휠의 직경이 상당히 커지게 되면 중심축에 연결된 모터의 회전 시 사이드휠의 무게로 인하여 모터에 상당한 무리가 가게 된다. 따라서 사이드휠의 직경은 중심축의 직경의 10배 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 다수의 H형휠(10,20)은 사이드휠(11,21)의 직경이 다양하여 사이드휠(11,21)의 직경이 서로 같거나 또는 사이드휠(11,21)의 직경이 서로 상이하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 중심축의 길이가 작은 H형휠(10)의 중심축(12)의 반지름이 1cm이고, 사이드휠(11)의 반지름이 5cm이면, 중심축(12)의 둘레 길이는 2πcm가 되고 사이드휠(11)의 둘레 길이는 10πcm가 된다. 결국 각 H형휠(10,20)마다 중심축(12,22)의 직경이 같다고 하면, 중심축의 길이가 작은 H형휠(10)이 한번 회전 시 중심축의 길이가 작은 H형휠(10)의 사이드휠(11)은 중심축의 길이가 긴 H형휠(20)의 중심축(22)을 회전시켜 중심축의 길이가 긴 H형휠(20)은 5번 회전을 하게 된다.
상기의 경우는 H형휠이 두 개인 경우만 설명하였으나, 세 개 또는 네 개를 사용하는 경우 가장 바깥에 있는 중심축의 길이가 가장 긴 H형휠의 경우는 상당한 회전력을 얻을 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 H형휠을 포함하는 속도조절기의 다양한 실시 예를 도시한 개략도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명은 아래와 같이 다양한 H형휠을 적용함으로서 속도조절이 가능하다.
도 4(a)는 중심축(12)과 사이드휠(11)의 직경비가 1:10 인 H형휠(10)과 중심축(22)과 사이드휠(21)의 직경비가 1:5인 H형휠(20)이 적용된 경우이며,
도 4(b)는 중심축(12)과 사이드휠(11)의 직경비가 1:10 인 H형휠(10)과 중심축(22)과 사이드휠(21)의 직경비가 1:10인 H형휠(20)이 적용된 경우이고,
도 4(c)는 중심축(12)과 사이드휠(11)의 직경비가 1:5 인 H형휠(10)과 중심축(22)과 사이드휠(21)의 직경비가 1:5인 H형휠(20)이 적용된 경우이다.
중심축(12)의 일단부에 모터(미도시)등이 연결되어 중심축(12)을 회전시킬 때
도 4(a)의 경우, H형휠(10)의 중심축(12)의 둘레 길이가 1이면 사이드휠(11)의 둘레 길이는 10이 된다. 사이드휠(11)이 한번 회전 시 둘레 길이가 1인 중심축(22)은 10번 회전하게 되며 사이드휠(21) 또한 10번 회전하게 되는데, 사이드휠(21)의 둘레 길이가 5이므로 50만큼 일한 효과가 있다.
도 4(b)의 경우, 상기 도 4(a)의 경우와 같이 중심축(22)은 10번 회전하게 되며 사이드휠(21) 또한 10번 회전하게 되는데, 사이드휠(21)의 둘레 길이가 10이므로 100만큼 일한 효과가 있다. 결국 도 4(b)의 경우는 도 4(a)의 경우보다 사이드휠(21)의 직경이 더 큰 H형휠(20)을 사용하여 도 4(a)의 경우보다 속도를 2배 향상시킬 수 있다.
도 4(c)의 경우, H형휠(10)의 중심축(12)의 둘레 길이가 1이면 사이드휠(11)의 둘레 길이는 5가 된다. 사이드휠(11)이 한번 회전 시 둘레 길이가 1인 중심축(22)은 5번 회전하게 되며 사이드휠(21) 또한 5번 회전하게 되는데, 사이드휠(21)의 둘레 길이가 5이므로 25만큼 일한 효과가 있다. 결국 도 4(c)의 경우는 도 4(a)의 경우보다 사이드휠(11)의 직경이 더 작은 H형휠(10)을 사용하여 도 4(a)의 경우보다 속도를 1/2배로 감속시킬 수 있다.
상기의 경우와 같이 사이드휠(11,21)의 직경을 다양하게 하여 속도를 증가시키거나 감소시킬 수 있다.
다음으로 회전력발생기와 발전기에 대하여 설명한다.
회전력발생기는 회전력을 발생시키는 수단으로서, 회전력발생기에 대해서는 특별한 제한은 없으며 통상적으로 이동수단에 부착되어 회전하는 바퀴를 들 수 있다. 이러한 이동수단의 예시로서는 트랙터, 마차, 우마차, 경운기, 리어카, 자전거, 휠체어, 손수레, 오토바이 등을 들 수 있다. 이동수단이 본래의 목적인 이동 기능을 수행하기 위하여 이동하는 과정에서 이동수단에 부착된 바퀴는 회전을 하게 된다. 따라서 본 발명에서의 회전력발생기는 발전을 위한 부분이라기보다는 이동수단의 이동기능을 수행하기 위한 부분에 해당하며, 발전기능을 위한 회전력발생은 부수적인 기능에 해당한다. 이동수단 바퀴의 회전력을 이용하여 상기 속도조절기를 회전시키게 된다.
발전기는 역학적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치로서, 본 발명에서의 발전기는 발전기 몸체와 로터헤드를 포함한다. 본 발명에서의 발전기 몸체는 회전자(로터)와 고정자(스테이터)로 구성되는 통상적인 발전기에 해당하므로 여기서는 자세한 설명은 생략한다. 로터헤드는 발전기 몸체의 일측부 또는 양측부에 설치되는 원통형상을 가지는 것으로서, 중심은 발전기 몸체의 로터에 연결되어 있고 원통의 둘레는 속도조절기의 H형휠에 연결되어 있다. 따라서 H형휠의 회전시의 로터헤드도 함께 회전을 하게 되고 따라서 로터도 회전을 하게 되어서 발전을 하게 된다.
본 발명에서는 단순히 발전기에서 생산된 전기를 이동수단 자체내에서 소비할 수도 있지만, 바람직하게는 충전기를 구비하고 있어서, 발전기에서 생산된 전기는 충전기에 충전될 수 있다. 충전기는 이동수단으로부터 분리되어서 집안의 전기계통에 연결하여서 형광등을 커는 등에 사용할 수 있다.
이하에서는 속도조절기와 회전력발생기 및 발전기를 포함하는 본 발명의 다양한 실시 예에 대해서 상세하게 설명한다.

휠체어
도5는 본 발명의 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비가 적용된 휠체어의 후면도이고, 도 6은 본 발명의 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비가 적용된 휠체어의 측면도이다.
도 5 및 6을 참조하면, 본 발명은 속도조절기(100)와 회전력발생기(200) 및 발전기(300)로 구성된다. 도 5 및 6의 실시 예에서는 2개의 H형휠의 경우를 설명하고 있으나 그 이상 또는 그 이하의 경우도 가능하다.
상기 속도조절기(100)는 중심축(12,22)과 중심축의 양단부에 부착된 상기 중심축보다 큰 직경을 가지는 2개의 사이드휠(11,21)로 구성되어 있는 적어도 2개 이상의 H형휠(10,20)을 포함하며, 상기 다수의 H형휠(10,20)은 상기 중심축(12,22)의 길이가 서로 상이하여, 상기 중심축의 길이가 작은 H형휠(10)의 사이드휠(11)은 상기 중심축의 길이가 긴 다른 H형휠(20)의 중심축(22)과 접한다.
상기 속도조절기(100)에 대해서 자세한 구성과 특징은 도 1 ~ 4에서 설명하였으므로 생략한다.
상기 회전력발생기(200)는 중심축(12,22)중 어느 하나의 중심축에 연결되어 상기 연결된 중심축을 회전시킨다. 다만 상기 중심축(12,22) 중에서 길이가 가장 짧은 중심축(12)과 접촉하여 상기 길이가 가장 짧은 중심축(12)을 회전시키면 이에 의하여 길이가 긴 중심축(22)에서는 증가된 속도를 얻을 수 있으므로, 길이가 가장 짧은 중심축(12)과 접촉하여 회전시키는 것이 바람직할 것이다. 상기 회전력발생기(200)는 휠체어, 손수레, 트랙터 등의 바퀴로 구성된다.
상기 발전기(300)는 다수의 H형휠(10,20)중 어느 하나의 H형휠의 사이드휠에 연결된다. 다만 중심축의 길이가 가장 긴 H형휠(20)의 사이드휠(21)에 연결되면 발전기(300)의 회전력을 최대로 하여 전기를 최대한 생산할 수 있으므로, 발전기(300)는 중심축의 길이가 가장 긴 H형휠(20)에 연결하는 것이 바람직 할 것이다.
발전기(300)는 몸체(320)와 몸체(320)의 일단부에 연결된 로터헤드(310)로 구성되며, 상기 발전기(300)와 연결되어 발전기(300)에서 발전된 전기를 충전하는 충전기(미도시)를 포함한다.
상기 로터헤드(310)는 H형휠(10,20)의 사이드휠(11,21)과 접촉한다.
사이드휠(21)이 회전 시 로터헤드(310)를 회전시키면 발전기(300)의 모터(미도시)가 회전하게 되고, 상기의 회전력으로 발전기에서는 발전이 이루어진다.
또한 발전된 전기는 충전기에 충전되므로 가정에서는 충전된 전기를 사용할 수 있다.
휠체어의 경우 바퀴가 두 개이므로, 양쪽 바퀴에 속도조절기(100)를 설치할 수 있으며, 중심축의 길이가 가장 긴 H형휠(20)의 사이드휠(21)에 발전기(300)의 로터헤드(310)가 연결되도록 구성하는 경우 도 5에서 보는 것과 같이 왼쪽 바퀴에 두 개의 발전기를 연결할 수 있고, 오른쪽 바퀴에 두 개의 발전기를 연결할 수 있다.
사용자가 휠체어를 미는 경우 휠체어 바퀴인 회전력발생기(200)는 속도조절기(100)의 중심축의 길이가 작은 H형휠(10)을 회전시키며, 중심축의 길이가 작은 H형휠(10)은 중심축의 길이가 긴 H형휠(20)을 회전시키고, 중심축의 길이가 긴 H형휠(20)은 발전기(300)의 로터헤드(310)를 회전시켜서 발전기(300)를 발전시키게 된다. 발전된 전기는 충전기(미도시)에 전기를 공급하여 상기 충전기에서 전기를 충전한다.
트랙터
도 7은 본 발명의 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비가 적용된 트랙터의 후면도이고, 도 8은 본 발명의 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비가 적용된 트랙터의 측면도이다.
도 7 및 8을 참조하면, 본 발명은 속도조절기(100)와 회전력발생기(200) 및 발전기(300)로 구성된다. 2개의 H형휠의 경우를 설명하고 있으나 그 이상 또는 그 이하의 경우도 가능하다.
상기 속도조절기(100)와 회전력발생기(200) 및 발전기(300)의 구성 및 특징은 도 5의 휠체어의 경우와 같으므로 생략한다.
상기 속도조절기(100)에 세 개의 발전기(300)가 연결되어 있다. 중심축의 길이가 긴 H형휠(20)의 사이드휠(21)이 발전기(300)의 로터헤드(310)를 회전시켜서 발전기를 발전시키게 된다.
왼쪽 뒷바퀴와 오른쪽 뒷바퀴에 각각 본 발명의 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비를 적용 시 모두 여섯 개의 발전기를 발전시키게 된다.
상기의 실시 예에서는 왼쪽 및 오른쪽에 발전기가 세 개씩 설치되어 있으나 다양한 변형이 가능하다.
손수레
도 9는 본 발명의 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비가 적용된 손수레의 후면도이고, 도 10은 본 발명의 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비가 적용된 손수레의 측면도이다.
도 9 및 10을 참조하면, 본 발명은 속도조절기(100)와 회전력발생기(200) 및 발전기(300)로 구성된다. 2개의 H형휠의 경우를 설명하고 있으나 그 이상 또는 그 이하의 경우도 가능하다.
상기 속도조절기(100)와 회전력발생기(200) 및 발전기(300)의 구성 및 특징은 도 5의 휠체어의 경우와 같으므로 생략한다.
왼쪽 손수레 바퀴와 오른쪽 손수레 바퀴에 각각 다른 실시예가 적용된 모습을 나타낸다. 기본적인 구성 및 원리는 도 5의 휠체어의 경우와 같다.
자전거
도 11은 본 발명의 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비가 적용된 자전거 앞바퀴의 측면도이고, 도 12는 본 발명의 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비가 적용된 자전거 뒷바퀴의 측면도이고, 도 13은 본 발명의 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비가 적용된 자전거 앞바퀴의 후면도이다.
도 11 ~ 13을 참조하면, 본 발명은 속도조절기(100)와 회전력발생기(200) 및 발전기(300)로 구성된다. 한 개의 H형휠(10)에 발전기(300)가 연결된 경우를 나타낸다.
상기 속도조절기(100)와 회전력발생기(200) 및 발전기(300)의 구성 및 특징은 도 5의 휠체어의 경우와 같으며, 이하에서는 한 개의 H형휠(10)에 발전기(300)가 적용된 경우를 설명한다.
상기 속도조절기(100)는 중심축(12)과 중심축의 양단부에 부착된 상기 중심축보다 큰 직경을 가지는 2개의 사이드휠(11)로 구성된다.
상기 회전력발생기(200)는 상기 중심축(12)에 연결되어 상기 중심축(12)을 회전시킨다. 상기 회전력발생기(200)는 자전거, 오토바이 등의 바퀴가 된다.
상기 발전기(300)는 속도조절기(100)의 사이드휠(11)에 연결된다.
도 13을 참조하면, 발전기(300)는 몸체(320)와 몸체(320)의 일단부에 연결된 로터헤드(310)로 구성되며, 상기 발전기(300)와 연결되어 발전기(300)에서 발전된 전기를 충전하는 충전기(미도시)를 포함한다.
상기 로터헤드(310)에 사이드휠(11)이 부착되어 중심축(12)의 회전 시 발전기(300)의 로터헤드(310)를 회전시켜서 발전기를 발전시키게 된다.
도 11은 한 개의 H형휠(10)을 중심으로 양쪽에 발전기(300)가 부착된 경우이며, 도 12는 하나의 바퀴에 두 개의 H형휠(10)이 설치되고 각각의 H형휠(10)을 중심으로 양쪽에 발전기(300)가 부착된 경우이다.
본 발명에 의하면 휠체어나 트랙터 등과 같은 이동수단의 이동 시 회전하는 바퀴와 접하고 있는 속도조절기의 빠른 회전력을 이용하여 발전기를 발전시키고 발전된 전기를 충전하여 가정에서 사용할 수 있다.
본 발명은 상기한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 되는 것임은 자명하다.
10,20: H형휠 11,21: 사이드휠
12,22: 중심축 100: 속도조절기
200: 회전력발생기 300: 발전기
310: 로터헤드 320: 몸체

Claims (13)

  1. 중심축(12,22)과 중심축의 부착된 상기 중심축보다 큰 직경을 가지는 적어도 2개 이상의 사이드휠(11,21)로 구성되어 있는 적어도 1개 이상의 H형휠(10,20)을 포함하는 속도조절기(100);
    상기 중심축(12,22)중 어느 하나의 중심축에 연결되어 상기 연결된 중심축을 회전시키는 회전력발생기(200); 및
    상기 다수의 H형휠(10,20)중 어느 하나의 H형휠의 사이드휠에 연결된 발전기(300); 를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나의 중심축에 부착되는 상기 사이드휠은 2개이며, 상기 중심축의 양단부에 부착되는 것을 특징으로 하는 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 속도조절기는 적어도 2개이상의 H형휠을 포함하며, 상기 적어도 2개이상의 H형휠(10,20)은 상기 중심축(12,22)의 길이가 각각 서로 상이하여, 상기 중심축의 길이가 작은 H형휠(10)의 사이드휠(11)은 상기 중심축의 길이가 긴 다른 H형휠(20)의 중심축(22)과 접하는 것을 특징으로 하는 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 회전력발생기(200)는 트랙터, 마차, 우마차, 경운기, 리어카, 자전거, 휠체어, 손수레, 오토바이 중의 어느 하나의 바퀴인 것을 특징으로 하는 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 회전력발생기(200)는 중심축(12,22) 중에서 길이가 가장 짧은 중심축(12)에 연결되어 상기 길이가 가장 짧은 중심축(12)을 회전시키는 것을 특징으로 하는 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 발전기(300)는 중심축의 길이가 가장 긴 H형휠(20)의 사이드휠(21)에 연결된 것을 특징으로 하는 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 발전기(300)는 발전기 몸체(320)와 몸체(320)의 일단부에 연결된 로터헤드(310)로 구성되며, 상기 로터헤드(310)는 사이드휠(11,21)과 접촉하는 것을 특징으로 하는 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 중심축(12,22)과 상기 사이드휠(11,21)은 서로 접하여 회전할 수 있도록 상기 중심축(12,22)과 상기 사이드휠(11,21)은 접촉 시 미끄러지지 않는 재질로 만들어진 것을 특징으로 하는 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 중심축과 상기 사이드휠은 나무로 만들어진 것을 특징으로 하는 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 중심축(12,22)과 상기 사이드휠(11,21)은 표면에 규칙적이거나 불규칙한 요철이 있는 것을 특징으로 하는 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 중심축과 상기 사이드휠의 직경의 비가 1:2 내지 1:10인 것을 특징으로 하는 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 H형휠(10,20)은 사이드휠(11,21)의 직경이 다양하여 사이드휠(11,21)의 직경이 서로 같거나 또는 사이드휠(11,21)의 직경이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 발전기(300)와 연결되어 발전기(300)에서 발전된 전기를 충전하는 충전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동수단에 부착된 바퀴의 회전력을 이용한 소규모 발전설비.
















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US11772914B2 (en) 2015-02-08 2023-10-03 Hyperloop Technologies, Inc. Transportation system

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