KR20230134075A - 휴대용 발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대용 발전기에 관한 것으로, 전동기; 전동기의 일측에 구비되어 전동기의 구동에 의해 전기를 발생시키는 메인 발전기; 전동기와 메인 발전기 사이에 구비되어 전동기의 구동에 의해 전기를 발생시키는 서브 발전기; 서브 발전기의 상부에 구비되는 DC 배터리로서, 충방전이 가능한 2차전지로 이루어지되, 서브 발전기에 충전가능하게 연결되어 서브 발전기로부터 발생된 전기를 전동기에 공급하는 배터리; 및 전동기와 메인 발전기와 서브 발전기 및 배터리를 내부에 수납하는 하우징; 을 포함하고, 전동기와 메인 발전기는 상호 대면하는 각 중심축이 샤프트로 연결되고, 서브 발전기는 상기 샤프트에 기어로 치합되어 연결되며, 전동기의 구동에 의한 샤프트의 회전운동에 의해 메인 발전기 및 서브 발전기가 회전하여 전기를 발생시키고, 배터리에 충전된 전기로 전동기를 구동하고, 전동기의 구동에 의해 발전기를 동작시켜 전기를 생산하고, 생산된 전기를 외부 전원에 연결하여 사용함과 함께, 배터리를 충전하여 반복적 및 계속적인 사용이 가능하고, 휴대가 용이한 휴대용 발전기를 제공한다.

Description

휴대용 발전기{Portable generator}

본 발명은 발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리에 충전된 전기로 전동기를 구동하고, 전동기의 구동에 의해 발전기를 동작시켜 전기를 생산하고, 생산된 전기를 외부 전원에 연결하여 사용함과 함께, 배터리를 충전하여 반복적 및 계속적인 사용이 가능한 휴대용 발전기에 관한 것이다.

일반적으로, 발전기는 도체(導體)가 자기장에서 운동할 때 전기가 발생하는 것을 이용하여, 역학적 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 것으로서, 원동기의 회전 에너지를 받아 전력을 만드는 것이다.

여기서, 발전기는 DC 발전기로 이루어진다.

DC 발전기(Direct Current Generator)는 직류 전력을 발생시키는 발전기로서, 방향이 일정한 전기의 흐름을 만들기 때문에 축전지의 충전용, 통신기기의 전원용, 열차 및 선박용으로 사용되고 있다.

한편, 발전기는 수력 발전기, 원자력 발전기, 화력 발전기, 풍력 발전기, 조력 발전기, 재생자원 발전기 또는 유류를 이용하는 발전기를 지칭한다.

수력 발전기는 수력을 얻기 위하여 댐을 만들어야 하므로 많은 공간과 비용이 필요하여 건설하기가 쉽지 않고, 원자력 발전기는 건설하는데 많은 비용과 더불어 방사선 누출의 위험과 폐기물 저장에 많은 비용이 드는 단점이 있다.

또한, 화력 발전기는 건설하는데 많은 비용뿐만 아니라 높은 연료비와 함께 공해를 일으켜 지구 온난화에 막대한 영향을 준다.

풍력발전기는 공해와 연료비가 들지 않는 대신에 발전기 건설에 소요되는 비용 대비 전력 생산량의 효율이 높지 않아 아직 초보 단계에 머물러 있다.

그리고, 유류를 이용한 휴대용 발전기는 경유를 포함하는 화석 에너지를 사용함으로써 엄청난 고비용의 유류비가 발생되고, 대기 오염이 발생된다는 문제점이 있었다.

이렇게, 연료를 석유에 의존하고, 원유가격의 상승으로 인한 막대한 경제적 부담과 동시에, 환경오염을 발생시킴으로써 공해와 지구온난화를 초래하고 있으며, 그나마 매장량이 많지않아 곧 고갈될 위기에 처해있다.

따라서, 자동차나, 가정용 냉, 난방을 포함하여 공장, 비행기, 선박 등에서 엄청나게 사용하는 유류를 대체할 에너지원의 필요성이 대두 되고 있다.

대한민국 공개특허 제10-2013-0079487호

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배터리에 충전된 전기로 전동기를 구동하고, 전동기의 구동에 의해 발전기를 동작시켜 전기를 생산하고, 생산된 전기를 외부 전원에 연결하여 사용함과 함께, 배터리를 충전하여 반복적 및 계속적인 사용이 가능하고, 휴대가 용이한 휴대용 발전기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은, 생산되는 전기를 배터리 전원으로 사용함으로써 반복적이고 반영구적인 사용이 가능하고, 전기를 생산하는 발전기에 별도의 에너지 공급이 요구되지 않아 에너지 비용을 절감할 수 있으며, 환경 개선에 도움을 주며, 동력을 필요로 하는 자동차를 포함하는 기타 기기들에 결합되어 활용이 가능한 휴대용 발전기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 휴대용 발전기에 있어서, 전동기; 전동기의 일측에 구비되어 전동기의 구동에 의해 전기를 발생시키는 메인 발전기; 전동기와 메인 발전기 사이에 구비되어 전동기의 구동에 의해 전기를 발생시키는 서브 발전기; 서브 발전기의 상부에 구비되되, 서브 발전기에 충전가능하게 연결되어 서브 발전기로부터 발생된 전기를 전동기에 공급하는 배터리; 및 전동기와 메인 발전기와 서브 발전기 및 배터리를 내부에 수납하는 하우징; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 실시예로서, 전동기와 메인 발전기는 상호 대면하는 각 중심축이 샤프트로 연결되고, 전동기의 구동에 의한 샤프트의 회전운동에 의해 메인 발전기가 회전하여 전기를 발생시킨다.

다른 하나의 실시예로서, 서브 발전기는 전동기와 메인 발전기를 연결하는 샤프트에 기어로 치합되어 연결되고, 전동기의 구동에 의한 샤프트의 회전운동에 의해 서브 발전기에서 전기를 발생시킨다.

또 다른 하나의 실시예로서, 배터리는 DC 배터리로서, 충방전이 가능한 2차전지로 이루어진다.

이상에서 설명한 바와 같이 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 배터리에 충전된 전기로 전동기를 구동하고, 전동기의 구동에 의해 발전기를 동작시켜 전기를 생산하고, 생산된 전기를 외부 전원에 연결하여 사용함과 함께, 배터리를 충전하여 반복적 및 계속적인 사용이 가능하고, 휴대가 용이한 효과를 거둘 수 있다.

그리고, 생산되는 전기를 배터리 전원으로 사용함으로써 반복적이고 반영구적인 사용이 가능하고, 효율적인 에너지 관리가 가능하며, 배터리의 충방전 과정이 반복적으로 이루어짐으로써 동력에 의한 전력 회수율을 향상시키고, 전기를 생산하는 발전기에 별도의 에너지 공급이 요구되지 않아 에너지 비용을 절감할 수 있으며, 화석 연료를 사용하지 않으며, 환경 오염 및 공해를 유발하지 않아 환경을 개선하고, 친환경적이며, 동력을 필요로 하는 자동차를 포함하는 기타 기기들에 결합되어 활용이 가능하여 차세대 에너지원으로 사용이 가능하다.

또한, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 휴대용 발전기를 개략적으로 나타내는 구성도,
도 2는 본 발명에 의한 발전기가 자동차에 설치된 일 실시예를 개략적으로 나타내는 도면.

이하, 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시예에서는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시한 것이며, 그 기술적인 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명에 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

본 명세서에 사용되는 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 명세서에 기재된 "부", "유닛", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 휴대용 발전기를 개략적으로 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명에 의한 휴대용 발전기가 자동차에 설치된 일 실시예를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 휴대용 발전기(1)는 전동기(10)와 메인 발전기(20)와 서브 발전기(30)와 배터리(40) 및 하우징(50)을 포함한다.

상기 전동기(10)는 전기자와 정류자와 계자 철심과 계자 권선을 포함하는 전동기로서, 전기자 코일에 전류를 공급하는 브러시 리스를 더 포함한다.

여기서, 상기 전동기(10)는 전기 에너지를 전자 유도 현상을 이용하여 기계적 에너지인 회전 운동으로 바꾸기 위한 일반적인 구성이므로, 이하에서 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전동기(10)는 정밀한 제어가 가능한 DC 전동기(10)로 이루어질 수 있으나, 이에 한정하지 아니하고, 변경실시가능하다.

한편, 상기 메인 발전기(20)와 서브 발전기(30)는 DC 발전기로서, 메인 발전기(20)는 상기 전동기(10)에 연결되어 구동하여 전기를 발생시킨다.

이를 위하여, 상기 메인 발전기(20)는 전동기(10)의 일측에 구비되어 전동기(10)의 구동에 의해 전기를 발생시키되, 상기 전동기(10)와 메인 발전기(20)는 상호 대면하는 각 중심축은 샤프트(도번 미도시)로 연결되고, 상기 샤프트는 전동기(10)에 회전가능하게 설치된다.

상기한 바와 같은 구조에 의하여, 상기 전동기(10)의 구동에 의해 메인 발전기(20)에 연결된 샤프트가 회전하고, 상기 샤프트의 회전에 의해 메인 발전기(20)에서 전기가 생성된다.

한편, 상기 서브 발전기(30) 또한 전동기(10)에 연결되고, 상기 전동기(10)의 구동에 의해 전기를 발생시킨다.

이를 위하여, 상기 서브 발전기(30)는 전동기(10)와 메인 발전기(20) 사이에 구비되어 전동기(10)의 구동에 의해 전기를 발생시키되, 전동기(10)와 메인 발전기(20)를 연결하는 샤프트에 각각의 기어(도번 미도시)로 치합되어 연결되도록 이루어진다.

즉, 상기 전동기(10)와 메인 발전기(20)를 연결하는 샤프트에는 메인 스프로킷(도번 미도시)이 구비되고, 상기 서브 발전기(30)에는 서브 스프로킷(도번 미도시)이 각각 구비되되, 상기 메인 스프로킷 및 서브 스프로킷은 상호 치합되게 결합되며, 상기 샤프트의 회전에 의해 회전하는 메인 스프로킷 및 상기 메인 스프로킷에 치합되는 서브 발전기(30)의 서브 스프로킷에 의해 서브 발전기(30)에서 전기를 발생시킨다.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 샤프트와 서브 발전기(30)에 메인 스프로킷 및 서브 스프로킷이 각각 구비되고, 각 스프로킷이 상호 치합되어 회전가능하게 이루어져 있으나, 상기 각 스프로킷이 체인에 의해 연동되어 회전되도록 이루어지는 것도 가능하고, 상기 서브 발전기(30)가 팬 벨트에 의해 샤프트에 연결되어 회전되도록 이루어지는 것도 가능하며, 기타 다양하게 변경실시가능하다.

이렇게, 상기 전동기(10)의 구동에 의해 샤프트의 회전운동에 의해 서브 발전기(30)가 회전하여 전기를 발생시킨다.

상기한 바와 같은 구조에 의하여, 상기 전동기(10)의 구동에 의한 샤프트의 회전에 따라 상기 샤프트로 연결된 메인 발전기(20)를 통해 전기가 생산됨과 동시에, 상기 샤프트에 각 스프로킷으로 치합되어 연결된 서브 발전기(30)를 통해 전기가 생산될 수 있다.

상기 배터리(40)는 서브 발전기(30)의 상부에 구비되되, 서브 발전기(30)에 충전가능하게 연결되어 서브 발전기(30)로부터 발생된 전기를 전동기(10)에 공급하되, 충방전이 가능한 2차전지로 이루어진다.

여기서, 상기 배터리(40)는 상기 전동기(10)를 통하여 발생되는 샤프트의 회전운동에 의해 서브 발전기(30)를 통해 생산되는 전기를 충전하도록 서브 발전기(30)에 충전가능하게 연결되어 상기 서브 발전기(30)로부터 발생된 전기를 충전하고, 충전된 전기를 전동기(10)에 공급한다.

이를 위하여, 상기 배터리(40)는 DC 배터리로 이루어질 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다.

또한, 상기 배터리(40)는 셀(Cell) 단위, 모듈(Module) 단위 또는 팩(Pack) 단위일 수 있다.

상기 하우징(50)은 내부에 마련된 수용공간 상에 상기 전동기(10)와 메인 발전기(20)와 서브 발전기(30) 및 배터리(40)가 수납된다.

이를 위하여, 상기 하우징(50) 내부에는 상기 전동기(10)와 각 발전기 및 배터리(40)를 각각 고정하기 위한 수납구조로 이루어질 수 있으며, 과열을 방지하기 위한 별도의 안전장치 및 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 하우징(50)의 일측에는, 메인 발전기(20)에서 생산된 전기를 가정용, 캠핑용 또는/및 산업용 전력으로 사용이 가능하도록 전원 케이블이 연결설치될 수 있으며, 전원 케이블에는 플러그에 설치가 가능한 전기 코드가 구비될 수 있다.

또한, 전원 온(ON)/오프(OFF) 스위치가 더 구비될 수 있으며, 별도의 디스플레이패널이 더 구비되어 휴대용 발전기(1)의 동작유무를 디스플레이할 수도 있다.

한편, 본 발명에 의한 하우징(50)의 상부면에는 태양광 패널(미도시)이 더 구비되고, 상기 태양광 패널은 상기 메인 발전기(20) 또는/및 서브 발전기(30)에 연결되어 태양광에 따라 발생되는 전기를 메인 발전기(20) 또는/및 서브 발전기(30)에 공급하는 것도 가능하며, 또한 상기 태양광 패널은 배터리(40)에 충전가능하게 연결되어 배터리(40)를 충전시키도록 이루어지는 것도 가능하나, 이에 한정하지 아니하고 다양하게 변경실시가능하다.

이하, 본 발명에 의한 휴대용 발전기의 작동과정을 간략하게 설명한다.

먼저, 상기 배터리(40)로 전동기(10)를 구동시켜 샤프트를 회전시킨다.

그리고, 상기 샤프트에 연결된 메인 발전기(20)가 회전하여 전기를 생산하고, 생산된 전기를 사용한다.

이때, 상기 샤프트에 각 스프로킷으로 치합되어 연결된 서브 발전기(30)가 회전하여 전기가 생산되며, 생산된 전기는 배터리(40)로 공급된다.

이렇게, 상기 배터리(40)로 공급된 전기는 다시 전동기(10)를 구동하기 위한 전력원으로 활용된다.

이때, 상기 배터리(40)는 24[V]의 배터리 팩으로 이루어지고, 상기 전동기(10) 및 서브 발전기(30) 또한 24[V]로 이루어지며, 상기 메인 발전기(20)는 12[V]로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니하고 다양하게 변경실시가능하다.

한편, 본 발명에 의한 휴대용 발전기가 자동차에 적용될 수 있다.

즉, 본 발명에 의한 휴대용 발전기(1)가 자동차(3)에 적용될 경우, 도 2에 도시하고 있는 바와 같이, 전기자동차(3) 제조 시 전기자동차(3) 내부에 기 설치하여 사용하거나, 휴대하면서 전기자동차(3)의 충전기에 분리가능하게 설치하여 사용할 수도 있으며, 기타 다양하게 변경실시가능하다.

먼저, 도 2에 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 휴대용 발전기(1)가 전기자동차(3) 내에 설치될 경우, 전기자동차(3)를 구동하는 차량 엔진(모터 : 7)에 연결되어 엔진을 동작시키는 배터리 팩(Battery Pack : 5)에 본 발명에 의한 휴대용 발전기(1)가 내장설치될 수 있다.

이를 위하여, 본 발명에 의한 휴대용 발전기(1)의 메인 발전기(20)는 전기자동차(3)의 배터리 팩(5)에 연결되고, 전동기(10)의 구동에 의해 샤프트에 연결된 메인 발전기(20)에서 생상된 전기가 배터리 팩(5)으로 제공되어 충전되고, 배터리 팩(5)에 충전된 전기로 엔진이 구동하여 전기자동차(3)가 운행하게 된다.

만약, 전기자동차(3)에 본 발명에 의한 휴대용 발전기(1)의 휴대 시에는, 전기자동차(3)의 배터리 잔량이 일정 잔량 이하일 경우, 휴대용 발전기(1)의 전원 케이블을 전기자동차(3)의 충전기기에 연결한 후 휴대용 발전기(1)를 구동시켜 전기자동차(3)의 배터리 팩(5)을 충전함으로써 전기자동차(3)를 운행시킬 수 있다.

이상, 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하지만, 첨부 특허청구의 범위에 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

1 : 발전기
3 : 전기자동차
5 : 배터리 팩
7 : 엔진
10 : 전동기
20 : 메인 발전기
30 : 서브 발전기
40 : 배터리
50 : 하우징

Claims (1)

1. 휴대용 발전기에 있어서,
   전동기;
   상기 전동기의 일측에 구비되어 전동기의 구동에 의해 전기를 발생시키는 메인 발전기;
   상기 전동기와 메인 발전기 사이에 구비되어 전동기의 구동에 의해 전기를 발생시키는 서브 발전기;
   상기 서브 발전기의 상부에 구비되는 DC 배터리로서, 충방전이 가능한 2차전지로 이루어지되, 서브 발전기에 충전가능하게 연결되어 서브 발전기로부터 발생된 전기를 전동기에 공급하는 배터리; 및
   상기 전동기와 메인 발전기와 서브 발전기 및 배터리를 내부에 수납하는 하우징;
   을 포함하고,
   상기 전동기와 메인 발전기는 상호 대면하는 각 중심축이 샤프트로 연결되고, 상기 서브 발전기는 상기 샤프트에 기어로 치합되어 연결되며,
   상기 전동기의 구동에 의한 샤프트의 회전운동에 의해 메인 발전기 및 서브 발전기가 회전하여 전기를 발생시키는 것을 특징으로 하는 휴대용 발전기.