KR100963023B1 - 태엽을 동력원으로 하는 발전기 - Google Patents

Abstract

태엽을 동력원으로 하는 발전기가 개시된다. 본 발명에 따른 태엽을 동력원으로 하는 발전기는, 태엽의 풀림 작용 시에는 상기 태엽의 탄성복원력으로 인해 일측방향으로 회전하게 되고, 그 타측방향으로 역회전하게 될 때에는 상기 태엽의 감김 작용이 실시되도록 상기 태엽과 연동되는 주동축; 상기 주동축이 일측방향으로 회전하게 될 때에는 그와 같은 구동력으로 인해 작동됨으로써 발전 작용이 실시되는 것으로서, 상기 주동축과 연동되는 제너레이터; 상기 제너레이터에서 발생된 전기가 저장되는 배터리; 그 작동이 개시될 때에는 상기 주동축이 타측방향으로 역회전되도록 상기 주동축에 동력을 제공하게 되는 모터; 상기 태엽의 과풀림 상태를 감지하고, 이를 감지할 경우 상기 배터리에 저장된 전기가 일정시간 동안 상기 모터에 공급되도록 함으로써 상기 모터가 일정시간 동안 작동될 수 있도록 기능하게 되는 스위치; 가 포함되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 환경 친화적이고 발전효율이 우수하며 비교적 그 발전 메커니즘이 간단하게 구현될 수 있으므로, 비교적 작은 외력이 투입되어도 장시간에 걸쳐 발전 작용이 지속될 수 있게 되는 작용효과가 발휘된다.

동력변환, 샤프트(Shaft), 래치(Latch), 감차수열, 모터, 태엽

Description

태엽을 동력원으로 하는 발전기{Generator which uses coil spring}

본 발명은 태엽의 탄성복원력을 회전에너지로 변환하고, 그와 같이 변환된 회전에너지를 가속하여 제너레이터를 작동시킴으로써 발전 작용이 개시되도록 하며, 태엽의 과풀림 상태가 감지되는 때에는 모터를 통해 태엽의 자동 감김 작용이 진행되게 함으로써 비교적 장시간에 걸쳐 발전 작용이 실시될 수 있는 태엽을 동력원으로 하는 발전기에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 전력을 생산하는 방법으로는 수력발전과 화력발전 및 원자력 발전이 널리 이용되고 있으나 상기 화력발전 및 원자력 발전은 주로 화석원료 및 방사성 물질을 사용 및 양산하게 되므로 환경 친화적이지 못하였다는 문제가 있었고, 상기 수력발전은 그 투자비용 등에 비해 발전효율이 저조하였다는 문제가 있었다.

따라서 근래에는 태양열이나 풍력, 지열 등의 자연력을 이용하는 방안이 많이 연구 개발 되고는 실정이나, 이 또한 설비의 건립 및 유지관리에 소요되는 비용 이 대규모이고, 자연의 힘을 이용해야만 했으므로 설치여건, 기후여건 등에 있어 많은 제약이 따르게 된다는 문제가 있었다.

본 발명은 전술한 문제를 해소하고자 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 환경 친화적이면서도 그 설치 및 운용상의 제약이 적은 태엽을 동력원으로 하는 발전기를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 우수한 발전효율을 가지는 태엽을 동력원으로 하는 발전기를 제공함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 외력을 이용하여 태엽의 수동 감김 작용이 실시될 수 있고, 모터를 이용하여 태엽의 자동 감김 작용이 실시될 수 있으므로, 발전 작용이 최소한의 외력을 투입하여 비교적 장시간에 걸쳐 지속될 수 있게 되는 태엽을 동력원으로 하는 발전기를 제공함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 태엽의 수동 또는 자동 감김 작용이 실시될 경우 그에 소요되는 동력이 최소화될 수 있게 되는 태엽을 동력원으로 하는 발전기를 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태엽을 동력원으로 하는 발전기는, 태엽의 풀림 작용 시에는 상기 태엽의 탄성복원력으로 인해 일측방향으로 회전하게 되고, 그 타측방향으로 역회전하게 될 때에는 상기 태엽의 감김 작용이 실시되도록 상기 태엽과 연동되는 주동축; 상기 주동축이 일측방향으로 회전하게 될 때에는 그와 같은 구동력으로 인해 작동됨으로써 발전 작용이 실시되는 것으로서, 상기 주동축과 연동되는 제너레이터; 상기 제너레이터에서 발생된 전기가 저장되는 배터리; 그 작동이 개시될 때에는 상기 주동축이 타측방향으로 역회전되도록 상기 주동축에 동력을 제공하게 되는 모터; 상기 태엽의 과풀림 상태를 감지하고, 이를 감지할 경우 상기 배터리에 저장된 전기가 일정시간 동안 상기 모터에 공급되도록 함으로써 상기 모터가 일정시간 동안 작동될 수 있도록 기능하게 되는 스위치; 가 포함되는 특징이 있다.

또한, 상기 주동축과 상기 제너레이터의 사이에는, 상기 주동축으로부터 동력이 입력되고, 그와 같이 입력된 동력을 가속하여 출력하게 되는 제1동력가속부와; 상기 제1동력가속부로부터 출력되는 동력이 입력되고, 그와 같이 입력된 동력을 가속하여 출력하게 되는 제2동력가속부; 및, 상기 제2동력가속부로부터 출력되는 동력이 입력되고 그와 같이 입력된 동력을 가속하여 상기 제너레이터에 출력함으로써 상기 제너레이터가 작동될 수 있도록 기능하게 되는 제3동력가속부; 가 더 포함됨이 바람직하다.

이때, 상기 주동축과 상기 모터의 사이에는, 상기 모터로부터 동력이 입력되고, 그와 같이 입력된 동력을 감속하여 상기 주동축에 출력함으로써 상기 주동축이 타측방향으로 역회전되게 하는 동력감속부가 더 포함됨이 바람직하다. 따라서 본 발명은 동력감속부를 통해 작은 힘으로써 태엽의 감김 작용을 실시할 수 있게 되므로, 저출력의 소형 모터가 채택될 수 있게 되는 이점이 있다.

한편, 본 발명에 따른 태엽을 동력원으로 하는 발전기는, 외력이 상기 주동 축에 작용할 수 있도록 상기 주동축과 연결되고, 상기 외력이 작용하게 될 경우 상기 외력으로 인해 상기 주동축이 타측방향으로 역회전될 수 있도록 기능하게 되는 수동핸들이 더 포함됨이 바람직하다.

여기서, 상기 주동축과 상기 수동핸들의 사이에는 상기 수동핸들로부터 입력되는 외력을 가속하여 상기 주동축(S1)에 출력하게 되는 제4동력가속부가 더 구비됨이 바람직하다.

또한, 상기 동력감속부, 제1동력가속부, 제2동력가속부, 제3동력가속부, 제4동력가속부 중 어느 하나 이상은, 제1 및 제2구동축의 각 말단에 태양기어와 피니언의 중심이 각각 일체로 연결 구성되고, 상기 제1 및 제2구동축의 각 말단에서 상기 태양기어 및 피니언의 중심을 일체로 관통하는 중공을 가지는 제1 및 제2구동모듈과; 상기 태양기어 및 피니언과 동수이고, 이들과 치차 결합되며 그 중심이 지지축에 축설되는 감차수열; 및, 상기 제1 및 제2구동축이 회동 가능하게 관통되고, 상기 지지축이 회동 가능하게 지지되는 지지체; 가 포함되는 것으로서, 상기 주동축 또는 샤프트가 상기 중공을 관통하여 체결되는 것을 특징으로 한다. 그러므로 제1 및 제2구동축은 주동축 또는 샤프트에 대해 자유롭게 회동될 수 있는 구조이고, 주동축 또는 샤프트가 일정한 방향으로 구동될 시에도 제1 및 제2구동축은 다른 배속으로 회동될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 제1 및 제2구동축이 주동축 또는 샤프트의 구동방향과 반대되는 방향으로도 회동될 수 있게 된다.

다른 한편, 상기 주동축에는 그 외경 상에서 그 둘레방향을 따라 비스듬히 내향 절곡되는 슬라이딩절곡부와 상기 슬라이딩절곡부의 말단에서 수직방향으로 외 향 절곡됨으로써 형성되는 걸림부를 가지는 래치요홈이 더 구비되고; 상기 동력감속부는, 동력감속부측 제2구동축의 외경 상에 축설됨으로써 상기 동력감속부측 제2구동축과 동일 회동되는 지지프레임이 구비되고, 상기 지지프레임의 상부에는 그 내부에 래치부 및 상기 래치부가 하방을 향해 탄발되도록 하는 스프링을 함유하는 래치케이스가 구비되며, 상기 래치부는 그 하단부가 철(凸)부로서 상기 래치요홈과 동일 또는 유사한 형상을 가지는 래치모듈이 더 구비되며; 상기 동력감속부측 제2구동축에는 상기 래치부 및 래치요홈과 상응하는 부분이 관통되는 래치유동공; 이 더 포함됨이 바람직하다.

또한, 상기 동력감속부측 제1구동축의 외경 상에는 상기 주동축의 역회전방향으로만 회동되지 아니하는 일방향베어링이 삽입되고, 상기 일방향베어링의 외경 상에는 상기 일방향베어링과 동일 회동 되는 풀리가 장착되며, 상기 풀리는 동력전달벨트를 통해 상기 제4동력가속부측 제1구동축 상에 장착된 풀리와 연결되고, 상기 제4동력가속부측 제2구동축 상에는 상기 수동핸들이 장착되는 구조로 이루어짐이 바람직하다.

그리고 상기 동력감속부측 제1구동축의 외경 상에는 상기 주동축의 역회전방향으로만 회동되지 아니하는 일방향베어링이 삽입되고, 상기 일방향베어링의 외경 상에는 상기 일방향베어링과 동일 회동 되는 풀리가 장착되며, 상기 풀리는 동력전달벨트를 통해 상기 모터의 구동축 상에 장착된 풀리와 연결되는 구조로 이루어짐이 바람직하다.

또한, 상기 제1동력가속부측 제2구동축은 그 외경 상에 장착된 풀리가 동력 전달벨트를 통해 상기 주동축 상에 장착된 풀리와 연결되고, 상기 제1동력가속부측 제1구동축은 그 외경 상에 장착된 풀리가 동력전달벨트를 통해 제2동력가속부의 제2구동축 상에 장착된 풀리와 연결되며, 제3동력가속부측 제2구동축은 그 외경 상에 장착된 풀리가 동력전달벨트를 통해 상기 제2동력가속부측 제1구동축의 외경 상에 장착된 풀리와 연결되고, 상기 제3동력가속부의 제1구동축은 그 외경 상에 장착된 풀리가 동력전달벨트를 통해 상기 제너레이터와 연결됨으로써 상호 연동 되는 구조로 이루어짐이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 주동축과 상기 풀리의 사이에는, 상기 주동축의 회전방향으로만 회동되지 아니하는 일방향베어링이 상기 주동축의 외경 상에 삽입되고, 상기 풀리는 상기 일방향베어링의 외경 상에 장착됨으로써 상기 일방향베어링과 동일 회동 되는 구조로 이루어짐이 좋고,

상기 스위치는 그 접점부가 상기 태엽을 이루는 판스프링의 최외곽측면과 일정거리 이격된 상태로서 상호 대향 되게 위치되고, 상기 접점부는 상기 태엽이 과풀림 상태가 될 경우 상기 판스프링에 의해 가압됨으로써 접점 및 작동하게 되는 구조로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.

이상의 본 발명에 따르면, 환경 친화적이고 그 설치 및 운용상의 제약이 적으며 우수한 발전효율을 가지게 된다는 작용효과가 발휘된다.

또한, 본 발명은 외력을 이용하여 태엽의 수동 감김 작용이 실시될 수도 있 고, 모터를 이용하여 태엽의 자동 감김 작용이 실시될 수 있으므로, 한 번의 외력이 투입될 경우 비교적 장시간에 걸쳐 발전 작용이 지속될 수 있게 되는 장점이 있다.

나아가, 본 발명은 태엽의 수동 또는 자동 감김 작용이 실시될 경우 그에 소요되는 동력이 최소화 될 수 있게 되는 등 여러 이점이 있다.

본 발명의 그 밖의 특정한 장점들은 이하의 상세한 설명을 통하여 보다 구체화 될 것이다.

이하에서는 다음에서 설명되는 도 1 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 태엽을 동력원으로 하는 발전기(이하에서는, 이를 약칭하여 '본 발명에 따른 발전기'라고 함)의 개략적인 구성도이다.

도 1을 살펴보면, 본 발명에 따른 발전기는, 이를 구성하는 구성요소들로서 주동축(S1) 및 다수의 샤프트(S2, S3, S4, S5) 상에 각 축설되며 이들 상호 간에 유기적으로 연결되는 동력감속부(100) 및 복수의 제1 내지 제4동력가속부(200, 300, 400, 500)와, 상기 주동축(S1)과 연결되는 태엽(1)과, 상기 동력감속부(100)가 상기 제4동력가속부(500)와 연결되고 상기 제4동력가속부(500)에는 수동핸들(2) 이 장착되며, 상기 동력감속부(100)와 연결되는 모터(900)와, 상기 제3동력가속부(400)와 연동 되는 제너레이터(600)와, 그 입력단이 상기 제너레이터(600)의 출력단과 전기적으로 연결되는 배터리(700) 및, 상기 배터리(700)의 출력단과 모터(900)의 사이에서 그 접점이 온/오프(ON/OFF)됨으로써 상기 모터(900)의 작동을 제어하게 되는 스위치(800)가 구비된다.

상기 스위치(800)는 도 1에서 보는 바와 같이, 그 접점부(810)가 상기 태엽(1)을 이루는 판스프링의 최외곽측면(1a)과 일정거리 이격된 상태로서 그 최외곽측면(1a)과 상호 대향 되게 위치되고, 상기 접점부(810)는 상기 태엽(1)이 과풀림 상태가 될 경우 상기 판스프링의 최외곽측면(1a)으로 인해 가압됨으로써 접점 되며, 그와 같이 접점된 상기 스위치(800)는 배터리(700)에 저장된 전기를 일정시간 동안 상기 모터(900)에 공급하게 됨으로써 상기 모터(900)가 일정시간 동안 작동될 수 있도록 기능하게 된다.

이하에서는 도 2 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 발전기의 핵심적 구성요소에 해당하는 동력감속부(100)에 대하여 살펴보기로 한다.

도 2는 도 1의 "요부 I" 동력감속부(100)의 분해사시도이고, 도 3은 도 2의 일부 구성요소가 생략된 A-A'선 단면도이며, 도 4는 도 3의 B-B'선 단면도이고, 도 5는 도 2의 결합상태를 나타낸 A-A'선 단면도이며, 도 6은 도 5의 C-C'선 단면도이고, 도 7 및 도 8은 래치모듈(90)의 작동상태를 나타낸 도 5의 D-D'선 단면도이다.

도 2 내지 도 8을 살펴보면, 동력감속부(100)는 제1 및 제2구동모듈(10, 20), 감차수열(60) 및 지지체(70)를 그 필수적 구성요소로 하는 것으로서, 상기 제1 및 제2구동모듈(10, 20)은 제1 및 제2구동축(11, 21)의 각 말단에 태양기어(12)와 피니언(22)의 중심이 각각 일체로 연결 구성되고 상기 제1 및 제2구동축(11, 21)의 각 말단에서 상기 태양기어(12) 및 피니언(22)의 중심을 일체로 관통하는 중공(50)이 구비되는 특징이 있다(도 3 및 도 4 참조).

상기 감차수열(60)은 상기 태양기어(12) 및 피니언(22)과 동수이고, 이들(12, 22)과 치차 결합 되며, 그 중심이 지지축(61)에 축설되는 수 개의 기어들(62, 63)로 구성된다(도 2 및 도 4 참조). 상기 기어들(62, 63) 중 큰 피치를 가지는 기어(63)는 상기 제2구동축(21)과 일체로 구성되는 피니언(22)과 치차 결함됨으로써 제1구동모듈(10)과 연동 되고, 보다 작은 피치를 가지는 기어(62)는 상기 제1구동축(11)과 일체로 구성되는 태양기어(12)와 치차 결합 된다(도 2 및 도 6 참조). 이와 같은 감차수열(60)은 제1 및 제2구동모듈(10, 20)이 상호 연동 되도록 기능 하게 되는데, 동력이 상기 제1구동축(11)에 작용하게 될 경우 제2구동축(21)은 그 회전수가 제1구동축(11)에 비해 감소된 상태로서 회동하게 되는 감속상태가 되고, 동력이 상기 제2구동축(21)에 작용하게 될 경우 제1구동축(11)은 그 회전수가 제2구동축(21)에 비해 증가된 상태로서 회동하게 되는 가속상태가 되도록 작용하게 된다.

이후에서 설명되는 제1 내지 제4동력가속부(200, 300, 400, 500)는 전술한 동력감속부(100)의 앞서 본 필수적 구성요소를 그대로 가지고 있는 것으로서, 다만, 동력감속부(100)는 동력이 제1구동축(11)에 인가되어 제2구동축(21)을 통해 감속된 회동력이 출력되나, 제1 내지 제4동력가속부(200, 300, 400, 500)는 동력이 제2구동축(21)에 인가되어 제1구동축(11)을 통해 가속된 회동력이 출력된다는 점에서 차이가 있을 뿐이다. 다시 말해, 이상에서 살펴 본 필수적 구성요소만으로 이루어지는 상기 동력감속부(100) 및 상기 제1 내지 제4동력가속부(200, 300, 400, 500)는 동력이 어디에서 입력되어 출력되느냐에 따라 동력을 감속하여 출력하게 되는 동력감속부(100) 또는 동력을 가속하여 출력하게 되는 제1 내지 제4동력가속부(200, 300, 400, 500)로 구분 내지 활용되는 것이다.

상기 지지체(70)는 상기 제1 및 제2구동축(11, 21)이 회동 가능하게 관통되고 상기 지지축(61)이 회동 가능하게 지지 되게 된다(도 3 및 도 4 참조).

한편, 앞서 본 필수적 구성요소로 이루어지는 동력감속부(100)에는 이(100)를 구성하는 제2구동축(21)의 외경 상에 래치모듈(90)이 더 구비되게 된다. 또한, 상기 주동축(S1)에는 그 외경 상에서 그 둘레방향을 따라 비스듬히 내향 절곡되는 슬라이딩절곡부(81)와 상기 슬라이딩절곡부(81)의 말단에서 수직방향으로 외향 절곡됨으로써 형성되는 걸림부(82)를 가지는 래치요홈(83)이 더 구비된다(도 2 참조).

상기 래치모듈(90)은 상기 동력감속부(100)측 제2구동축(21)의 외경 상에 축설되고 상기 제2구동축(21)과 동일 회동 되는 지지프레임(91)이 구비되고, 상기 지지프레임(91)의 상부에는 그 내부에 래치부(92) 및 상기 래치부(92)가 하방을 향해 탄발되도록 하는 스프링(93)을 함유하는 래치케이스(94)가 구비되는데, 상기 래치부(92)는 그 하단부가 철(凸)부로서 상기 래치요홈(83)과 동일 또는 유사한 형상으 로 이루어진다(도 2 참조). 즉, 도 2에서 보는 바와 같이, 상기 래치부(92)는 그 저면이 전술한 슬라이딩절곡부(81)와 같거나 유사한 경사도를 가지는 경사부(92a) 및 그(92a) 끝 말단에서 수직방향으로 진행되는 절개면(92b)를 가지며, 상기 절개면(92b) 및 경사부(92a)의 상단에는 걸림턱(92c)이 형성되고, 걸림턱(92c)의 상단면에서 상방을 향해 연장되는 지주봉(92d)이 구비된다. 여기서, 상기 스프링(93)은 상기 래치케이스(94)의 내측 상면과 상기 래치부(92)의 걸림턱(92c) 상에 개재됨에 따라, 상기 스프링(93)은 상기 래치부(92)가 상기 래치요홈(83)을 향해 일정한 세기의 탄성작용이 실시되도록 기능하게 된다(도 5, 도 7, 도 8 참조).

또한, 상기 동력감속부(100)측 제2구동축(21)에는 상기 래치부(92) 및 래치요홈(83)과 상응하는 부분을 관통하는 래치유동공(7)이 구비되므로, 상기 래치부(92)가 상기 래치유동공(7)을 통해 상기 래치요홈(83)으로 안내될 수 있게 된다(도 3 및 도 5 참조).

그러므로 도 7에서 보는 바와 같이 주동축(S1)이 태엽(1)의 탄성복원력으로 인해 반시계방향(도 1을 기준으로 하여 볼 때는 좌측방향임)으로 회전하게 경우 래치부(92)는 그 저면에 형성된 경사부(92a)가 상기 주동축(S1) 상에 형성된 래치요홈(83)의 슬라이딩절곡부(81)를 따라 슬라이딩 되게 되므로 상기 주동축(S1)은 그 자신만이 반시계방향으로 회전하게 됨으로써 후술하게 될 발전 작용이 개시되게 된다.

반면, 도 8에서 보는 바와 같이 전술한 모터(900) 또는 후술하게 될 수동핸들(2)을 통해 동력이 동력감속부(100)측 제1구동축(21)에 인가될 경우 상기 동력감 속부(100)측 제2구동축(21)은 시계방향(도 1을 기준으로 하여 볼 때는 우측방향임)으로 회전하게 되고, 상기 래치부(92)의 하단에 구성된 절개면(92b)이 주동축(S1) 상에 형성된 래치요홈(83)의 걸림부(82)에 걸려 지게 되므로, 상기 주동축(S1)은 상기 동력감속부(100)측 제2구동축(21)과 함께 시계방향으로 동일 회전하게 된다. 그러므로 상기 주동축(S1)과 연결된 태엽(1)은 이(1)를 구성하는 판스프링(도면부호 미도시)이 상기 주동축(S1)의 시계방향 회전작용에 의해 감겨 지게 됨으로써 탄성복원력이 강화되게 된다.

한편, 상기 동력감속부(100)측 제1구동축(11)의 외경 상에는 전술한 모터(900)의 구동방향과 반대되는 방향으로만 회동 되고 그 반대방향으로는 회동 되지 아니하는 2개의 일방향베어링(3a, 3b)이 일정한 거리를 두고 각 삽입된다. 상기 일방향 베어링(3a, 3b)의 외경 상에는 이들(3a, 3b)과 각 동일 회동되는 2개의 풀리(P12, P14)가 각 삽입된다.

상기 풀리(P14)는 동력전달벨트(V12)를 통해 모터(900)의 구동축 상에 장착되는 풀리(P13)와 연결되고, 다른 하나의 풀리(P12)는 동력전달벨트(V11)를 통해 후술하게 될 제4동력가속부(500)측 제1구동축(11)과 연결된다.

또한, 주동축(S1)의 외경 상에는 후술하게 될 제1동력가속부(200)와 연결됨으로써 상기 주동축(S1)이 태엽(1)의 탄성복원력으로 인해 도 7을 기준으로 하여 볼 때 반시계방향(도 1을 기준으로 하여 볼 때 좌측방향임)의 동력을 제1동력가속부(200)에 전달 내지 인가시키게 되는 풀리(P1)가 장착된다. 이때, 상기 주동축(S1)과 상기 풀리(P1)의 사이에는, 상기 주동축(S1)의 회전방향으로만 회동 되지 아니하고 그 반대방향으로만 회동 되는 일방향베어링(3c)이 상기 주동축(S1)의 외경 상에 삽입되고, 상기 풀리(P1)는 상기 일방향베어링(3c)의 외경 상에 장착됨으로써 상기 일방향베어링(3c)과 동일 회동 되는 구조로 이루어지게 된다(도 5 및 도 6 참조).

이하에서는, 도 9 내지 도 12을 참조하여 본 발명에 따른 제1 내지 제4동력가속부(200, 300, 400, 500)에 대해 살펴보기로 한다.

도 9는 도 1의 제4동력가속부(500)의 E-E'선 단면도이고, 도 10은 도 1의 제1동력가속부(200)의 F-F'선 단면도이며, 도 11은 도 1의 제2동력가속부(300)의 G-G'선 단면도이고, 도 12는 도 1의 제3동력가속부(400)의 H-H'선 단면도이다.

그 자세한 설명에 앞서 본 발명에 따른 제1 내지 제4동력가속부(200, 300, 400, 500)는 앞서 언급한 바와 같이 전술한 동력감속부(100)의 필수적 구성요소{제1 및 제2구동모듈(10, 20), 감차수열(60), 지지체(70)의 구성요소}를 그대로 가지는 동일한 구성이므로 이하에서는 이에 관한 중복되는 설명을 생략하기로 한다.

도 1을 참조하여 도 9를 살펴보면, 제4동력가속부(500)는 이를 구성하는 제1구동축(21)의 외경 상에 축설되는 풀리(P11)와, 제2구동축(21)의 외경 상에 장착되는 수동핸들(2)이 구비되는 것으로서, 샤프트(S5)가 제4동력가속부(500)에 구성된 중공(50)을 관통함으로써 체결되므로 제4동력가속부(500)는 상기 샤프트(S5)에 의해 지지 되게 된다. 여기서, 상기 중공(50)의 내부에는 베어링(3)이 개재됨으로써, 상기 제4동력가속부(500)의 제1 및 제2구동축(11, 21)이 상기 샤프트(S5)에 대 해 자유로이 회동 될 수 있는 구조로 이루어짐이 바람직하다. 또한, 상기 풀리(P11)는 동력전달벨트(V11)를 통해 전술한 동력감속부(100)측 제1구동축(11) 상에 설치된 풀리(P12)와 연결되게 된다.

도 1을 참조하여 도 10을 살펴보면, 제1동력가속부(200)는 이를 구성하는 제1 및 제2구동축(11, 21)의 외경 상에 반경을 달리하는 풀리(P2, P3)가 각 장착되는데, 이들(P2, P3) 중 보다 작은 반경을 가지는 풀리(P2)는 상기 제1동력가속부(200)측 제2구동축(21) 상에 축설되고, 보다 큰 반경을 가지는 풀리(P3)는 상기 제1동력가속부(200)측 제1구동축(11) 상에 장착된다. 상기 작은 반경을 가지는 풀리(P2)는 동력전달벨트(V1)를 통해 주동축(S1) 상에 장착된 풀리(P1)와 연결되고, 상기 큰 반경을 가지는 풀리(P3)는 이하에서 설명되는 제2동력가속부(300)와 연결되게 된다. 또한 샤프트(S2)가 제1동력가속부(200)에 구성된 중공(50)을 관통함으로써 체결되므로 제1동력가속부(500)는 상기 샤프트(S2)에 의해 지지 되게 된다. 상기 중공(50)의 내부에는 베어링(3)이 개재됨으로써, 상기 제1동력가속부(200)의 제1 및 제2구동축(11, 21)이 상기 샤프트(S2)에 대해 자유로이 회동될 수 있는 구조로 이루어진다.

도 1을 참조하여 도 11을 살펴보면, 제2동력가속부(300)는 이를 구성하는 제1 및 제2구동축(11, 21)의 외경 상에 반경을 달리하는 풀리(P4, P5)가 각 장착되는데, 이들(P4, P5) 중 보다 작은 반경을 가지는 풀리(P4)는 제2동력가속부(300)측 제2구동축(21) 상에 축설되고, 보다 큰 반경을 가지는 풀리(P5)는 제2동력가속부(300)측 제1구동축(11) 상에 장착된다. 상기 작은 반경을 가지는 풀리(P4)는 동 력전달벨트(V2)를 통해 앞서 본 제1동력가속부(200)측 풀리(P3)와 연결되고, 상기 큰 반경을 가지는 풀리(P5)는 이하에서 설명되는 제3동력가속부(400)와 연결된다. 또한, 샤프트(S3)가 제2동력가속부(300)에 구성된 중공(50)을 관통함으로써 체결되므로 제2동력가속부(300)는 상기 샤프트(S3)에 의해 지지 되게 된다. 상기 중공(50)의 내부에는 베어링(3)이 개재됨으로써, 상기 제2동력가속부(300)의 제1 및 제2구동축(11, 21)이 상기 샤프트(S3)에 대해 자유로이 회동 될 수 있는 구조로 이루어진다.

도 1을 참조하여 도 12를 살펴보면, 제3동력가속부(400)는 이를 구성하는 제1 및 제2구동축(11, 21)의 외경 상에 반경을 달리하는 풀리(P6, P7)가 각 장착되는데, 이들(P6, P7) 중 보다 작은 반경을 가지는 풀리(P6)는 제2구동축(21) 상에 축설되고, 보다 큰 반경을 가지는 풀리(P7)는 상기 제1구동축(11) 상에 장착된다. 상기 작은 반경을 가지는 풀리(P6)는 동력전달벨트(V3)를 통해 앞서 본 제2동력가속부(300)측 풀리(P5)와 연결되고, 상기 큰 반경을 가지는 풀리(P7)는 동력전달벨트(V4)를 통해 제너레이터(600)의 구동축 상에 장착된 풀리(P8)와 연결되게 된다. 물론, 상기 제너레이터(600)측 풀리(P8)는 그 반경이 이와 연결되는 제3동력가속부(400)측 풀리(P7)보다 작게 형성됨이 바람직하다. 또한, 샤프트(S4)가 제3동력가속부(400)에 구성된 중공(50)을 관통함으로써 체결되므로 제3동력가속부(400)는 상기 샤프트(S4)에 의해 지지 되게 된다. 상기 중공(50)의 내부에는 베어링(3)이 개재됨으로써, 상기 제3동력가속부(400)의 제1 및 제2구동축(11, 21)이 상기 샤프트(S4)에 대해 자유로이 회동될 수 있는 구조로 이루어진다.

이하에서는 본 발명의 작동원리에 대하여 살펴보기로 한다.

도 1을 기준으로 하여 볼 때 사용자가 수동핸들(2)을 우측방향으로 돌리게 되면, 그 구동력은 제4동력가속부(500)를 가속되고 그와 같이 가속된 동력이 풀리(P11) 및 동력전달벨트(V11)를 통해 동력감속부(100)측 제1구동축(11)에 구비된 풀리(P12)에 작용하게 된다. 그러므로 상기 풀리(P12)와 연결된 일방향베어링(3a)에는 동력전달벨트(V11)로부터 발생된 벨트장력이 작용하게 되고, 그와 같은 벨트장력은 상기 일방향베어링(3a)에 작용하게 됨으로써 상기 일방향베어링(3a)이 동력감속부(100)측 제1구동축(11)의 외경을 압박하게 되는바, 상기 동력감속부(100)측 제1구동축(11)은 도 1을 기준으로 하여 볼 때 우측방향으로 회전하게 된다. 따라서, 도 1을 기준으로 하여 볼 때 상기 동력감속부(100)측 제2구동축(21)은 상기 동력감속부(100)측 제1구동축(11)보다 감속된 상태이나 상기 동력감속부(100)측 제1구동축(11)과 동일한 방향인 우측방향으로 회동하게 된다. 이에 따라, 주동축(S1)은 도 8에서 보는 바와 같이 래치부(92) 및 래치요홈(83)의 상호 걸림작용으로 인해 시계방향 즉, 도 1을 기준으로 하여 볼 때 우측방향으로 회전하게 된다. 이에 따라, 상기 주동축(S1)과 연결된 태엽(1)은 수동 감김 작용이 실시되고 그와 같은 감김 작용으로 인해 상기 태엽(1)은 탄성복원력이 강화되게 된다.

이때, 상기 모터(900)와 연결된 또 다른 일방향베어링(3b)은 모터(900)가 구동되지 아니한 상태이므로 벨트장력이 발생 되지 아니하게 되는바, 상기 모터(900)와 연결된 일방향베어링(3b)은 상기 동력감속부(100)측 제1구동축(11)의 외경을 압 박하지 못하게 되므로 이들(3b, 11)은 서로 겉도는 상태 즉 동력감속부(100)측 제1구동축(11)은 도 1을 기준으로 하여 볼 때 우측방향으로 회전하게 되나 상기 일방향베어링(3b)은 그대로 정지하고 있는 상태로서 존재하게 되는 것이다.

마찬가지로, 상기 주동축(S1)의 외경 상에 삽입된 또 다른 일방향베어링(3c)은 상기 주동축(S1)과 구름작용이 일어나게 되므로, 도 1을 기준으로 하여 볼 때 상기 주동축(S1)은 상기 일방향베어링(3c)에 대해 자유로이 회전하게 되는바, 그와 같은 동력은 제1동력가속부(200)에 전달되지 아니하게 된다.

이러한 태엽(1)의 수동 감김 작용이 어느 정도 완료되게 되면, 사용자는 수동핸들(2)에 더 이상의 외력을 가하지 아니함으로써, 본 발명에 따른 발전기는 후술하게 될 발전 작용을 개시하게 된다.

상기 발전 작용에 대해 살펴보면, 도 1을 기준으로 하여 볼 때 주동축(S1)이 태엽(1)의 탄성복원력으로 인해 좌측방향으로 회동하게 됨으로써 상기 주동축(S1)은 도 7에서 보는 바와 같이 래치부(92)에 구속되지 아니하고 그 자신만이 반시계방향(즉 도 1을 기준으로 하여 볼 때 좌측방향임)으로 자유 회동 된다. 이때, 상기 주동축(S1) 상에 삽입된 일방향베어링(3c)은 도 1을 기준으로 하여 볼 때 좌측방향 즉 전술한 상기 주동축(S1)의 회전방향으로는 회전하지 아니하고 그 반대방향으로만 회전할 수 있는 구조이므로, 상기 베어링(3c)은 상기 주동축(S1)의 외경을 압박하게 됨으로써, 상기 주동축(S1)과 동일한 방향과 속도로서 회전하게 되고 따라서 상기 베어링(3c)의 외경 상에 장착된 풀리(P1)는 그와 동일한 방향으로 회전하게 되는바, 주동축(S1)의 구동력은 제1동력가속부(200)에 전달되어 이(200)를 가 동시키게 된다.

이에 따라, 상기 주동축(S1)의 동력은 제1 내지 제3동력가속부(200, 300, 400)를 통해 순차적으로 가속되고, 그와 같이 가속된 회동력은 제3동력가속부(400)를 통해 제너레이터(600)에 제공됨으로써 상기 제너레이터(600)를 통해 발전 작용이 실시되게 되는 것이다. 이와 같이 생산된 전기는 그 일부가 사용용도로서 외부로 출력되고 나머지 일부는 배터리(700)에 저장되게 된다.

이와 같은 발전 작용이 일정시간 동안 지속 되게 되면, 상기 태엽(1)의 탄성복원력은 점차 소진되게 되고, 그와 같은 태엽(1)은 스위치(800)를 작동시키게 됨으로써 아래에서 살펴보는 바와 같은 태엽(1)의 자동 감김 작용이 실시되게 된다.

상기 태엽(1)의 자동 감김 작용에 대해 살펴보면, 전술한 발전 작용이 일정 시간 동안 지속되게 되면, 상기 태엽(1)은 계속적인 풀림 작용으로 인해 도 1에서 보는 바와 같이 판스프링의 최외곽측면(1a)이 스위치(800)의 접점부(810)을 가압하게 됨으로써 상기 접점부(810)가 접점된다. 상기 스위치(800)의 접점부(810)가 접점 되면 상기 스위치(800)는 상기 배터리(700)에 저장된 전기를 일정시간 동안 모터(900)에 공급하게 됨으로써 모터(900)가 일정시간 동안 작동될 수 있도록 제어하게 된다. 여기서, 상기 모터(900)는 그 구동축이 도 1을 기준으로 하여 볼 때 우측방향으로 회동하게 되므로, 그와 같은 구동력은 모터(900)의 구동축 상에 장착된 풀리(P13) 및 동력전달벨트(V12)를 통해 동력감속부(100)측 제1구동축(11)에 구비된 풀리(P14)에 작용하게 된다. 그러므로 상기 풀리(P14)와 연결된 일방향베어링(3b)에는 동력전달벨트(V12)의 궤도운동으로 인해 벨트장력이 인가되게 되고, 상 기 일방향베어링(3b)이 동력감속부(100)측 제1구동축(11)의 외경을 압박하게 되는바, 상기 동력감속부(100)측 제1구동축(11)은 도 1을 기준으로 하여 볼 때 우측방향으로 회전하게 된다. 따라서 상기 동력감속부(100)측 제2구동축(21)은 상기 동력감속부(100)측 제1구동축(11)보다 감속된 상태이나 상기 동력감속부(100)측 제1구동축(11)과 동일한 방향인 우측방향으로 회동하게 된다. 이때, 상기 주동축(S1)은 도 8에서 보는 바와 같이 래치부(92) 및 래치요홈(83)의 상호 걸림작용으로 인해 시계방향 즉, 도 1을 기준으로 하여 볼 때 우측방향으로 회전하게 된다. 이에 따라, 상기 주동축(S1)과 연결된 태엽(1)은 자동 감김 작용이 실시되고 그와 같은 자동 감김 작용이 실시되는 상기 태엽(1)은 다시금 탄성복원력을 회복하게 된다.

이때, 상기 제4동력가속부(500)와 연결된 일방향베어링(3a) 및 주동축(S1) 상에 삽입된 일방향베어링(3c)은 각기 동력감속부(100)측 제1구동축(11) 및 상기 주동축(S1) 상에서 겉도는 상태가 된다. 즉, 도 1을 기준으로 하여 볼 때 상기 동력감속부(100)측 제1구동축(11)은 우측방향으로 회전운동이 실시되나 상기 일방향베어링(3a)은 그대로 멈춰진 상태이고, 상기 주동축(S1) 역시 우측방향으로 회전운동이 실시되나 그(S1) 외경 상에 삽입된 상기 일방향베어링(3c)은 상기 주동축(S1)과 구름작용이 실시됨으로써 주동축(S1)의 위와 같은 회전력이 제1동력가속부(200)에 전달되지 못하게 되는 것이다.

이러한 태엽(1)의 자동 감김 작용이 일정시간 동안 진행되면, 상기 스위치(800)는 상기 모터(900)에 제공되는 전기를 차단하게 되므로, 상기 모터(900)는 그 작동이 정지되는바, 전술한 태엽(1)의 자동 감김 작용이 중지 내지 완료되게 된 다.

이상의 본 발명에 따른 발전기는 외력이 수동핸들(2)을 통해 입력됨으로써 태엽의 수동 감김 작용이 실시되고, 태엽(1)의 풀림 작용으로 인해 발전 작용이 실시되며, 발전 작용으로 인해 생산된 전기가 배터리에 저장되고, 태엽이 과풀림 상태가 될 경우 상기 배터리에 저장된 전기를 이용하여 태엽의 자동 감김 작용이 실시되므로, 외력이 수동핸들(2)을 통해 입력될 경우 상당시간 동안 발전 작용이 지속될 수 있게 되는 작용효과를 발휘하게 된다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 동력감속부(100) 및 복수의 동력가속부(200, 300, 400, 500)에는 그 각 제1 및 제2구동축(11, 21)의 각 말단과 상응하는 주동축(S1) 또는 다수의 샤프트(S2, S3, S4, S5)의 외경 상에는 유동방지구(5)가 각 체결됨으로써 이들(100, 200, 300, 400, 500)이 주동축(S1) 및 샤프트(S2, S3, S4, S5)에서 유동 되지 아니하도록 구성됨이 바람직하고(도 5, 도 6, 도 9 내지 도 12 참조), 상기 주동축(S1) 또는 상기 다수의 샤프트(S2, S3, S4, S5)의 외경과 상기 제1 및 제2구동축(11, 21)의 각 내경 사이에는 베어링(3)이 개재됨으로써 그 상호 간의 구름작용이 보다 원활히 이루어질 수 있도록 구성됨이 좋다.

도 1은 본 발명에 따른 태엽을 동력원으로 하는 발전기의 개략적 구성도.

도 2는 도 1의 "요부 I" 동력감속부(100)의 분해사시도.

도 3은 도 2의 일부 구성요소가 생략된 A-A'선 단면도.

도 4는 도 3의 B-B'선 단면도.

도 5는 도 2의 결합상태를 나타낸 A-A'선 단면도.

도 6은 도 5의 C-C'선 단면도.

도 7 및 도 8은 래치모듈(90)의 작동상태를 나타낸 도 5의 D-D'선 단면도.

도 9는 도 1의 제4동력가속부(500)의 E-E'선 단면도.

도 10은 도 1의 제1동력가속부(200)의 F-F'선 단면도.

도 11은 도 1의 제2동력가속부(300)의 G-G'선 단면도.

도 12는 도 1의 제3동력가속부(400)의 H-H'선 단면도.

<도면의 주요부위에 대한 도면부호의 설명>

1 : 태엽 2 : 수동핸들

3 : 베어링 5 : 유동방지구(스냅)

7 : 래치유동공

10 : 제1구동모듈 11 : 제1구동축

12 : 태양기어

20 : 제2구동모듈 21 : 제2구동축

22 : 피니언

50 : 중공

60 : 감차수열 61 : 지지축

70 : 지지체

81 : 슬라이딩절곡부 82 : 걸림부

83 : 래치요홈

90 : 래치모듈 91 : 지지프레임

92 : 래치부 93 : 스프링

94 : 래치케이스 100 : 동력감속부

200, 300, 400, 500 : 제1 내지 제4동력가속부

600 : 제너레이터 700 : 배터리

800 : 스위치 900 : 모터

P1 ~ P8, P11 ~ P14 : 풀리 S1 : 주동축

S2 ~ S5 : 샤프트 V1 ~ V4, V11, V12 : 동력전달벨트

Claims (12)

1. 태엽(1)의 풀림 작용 시에는 상기 태엽(1)의 탄성복원력으로 인해 일측방향으로 회전하게 되고, 타측방향으로 역회전하게 될 때에는 상기 태엽(1)의 감김 작용이 실시되도록 상기 태엽(1)과 연동되는 주동축(S1);

   상기 주동축(S1)이 일측방향으로 회전하게 될 때에는 상기 주동축(S1)의 구동력에 의해 작동됨으로써 발전 작용이 실시되는 것으로서, 상기 주동축(S1)과 연동되는 제너레이터(600);

   상기 제너레이터(600)에서 발생된 전기가 저장되는 배터리(700);

   스위치(800)에 의해 작동이 개시될 때에는 상기 주동축(S1)이 타측방향으로 역회전되도록 상기 주동축(S1)에 동력을 제공하게 되는 모터(900);

   상기 태엽(1)의 계속적인 풀림 작용으로 인해 상기 태엽(1)이 상기 주동축(S1)을 구동시키지 못할 정도로 그 탄성복원력이 소진 되어진 상태인 태엽(1)의 과풀림 상태를 감지하고, 이를 감지할 경우 상기 태엽(1)의 감김 작용이 상기 모터(900)에 의해 완료될 수 있을 정도의 일정시간 동안 상기 배터리(700)에 저장된 전기가 상기 모터(900)에 공급되도록 함으로써 상기 모터(900)가 상기한 일정시간 동안 작동될 수 있도록 기능하게 되는 스위치(800);

   상기 주동축(S1)과 상기 제너레이터(600)의 사이에는, 상기 주동축(S1)으로부터 동력이 입력되고, 상기한 바와 같이 입력된 동력을 가속하여 출력하게 되는 제1동력가속부(200)와;

   상기 제1동력가속부(200)로부터 출력되는 동력이 입력되고, 상기한 바와 같이 입력된 동력을 가속하여 출력하게 되는 제2동력가속부(300); 및,

   상기 제2동력가속부(300)로부터 출력되는 동력이 입력되고 상기한 바와 같이 입력된 동력을 가속하여 상기 제너레이터(600)에 출력함으로써 상기 제너레이터(600)가 작동될 수 있도록 기능하게 되는 제3동력가속부(400);

   가 포함되는 것을 특징으로 하는 태엽을 동력원으로 하는 발전기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 주동축(S1)과 상기 모터(900)의 사이에는, 상기 모터(900)로부터 동력이 입력되고, 그와 같이 입력된 동력을 감속하여 상기 주동축(S1)에 출력함으로써 상기 주동축(S1)이 타측방향으로 역회전되게 하는 동력감속부(100)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 태엽을 동력원으로 하는 발전기.
4. 제1항에 있어서, 외력이 상기 주동축(S1)에 작용할 수 있도록 상기 주동축(S1)과 연결되고, 상기 외력이 작용하게 될 경우 상기 외력으로 인해 상기 주동축(S1)이 타측방향으로 역회전될 수 있도록 기능하게 되는 수동핸들(2)이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 태엽을 동력원으로 하는 발전기.
5. 제4항에 있어서, 상기 주동축(S1)과 상기 수동핸들(2)의 사이에는 상기 수동핸들(2)로부터 입력되는 외력을 가속하여 상기 주동축(S1)에 출력하게 되는 제4동력가속부(500)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 태엽을 동력원으로 하는 발전기.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 제1항에 있어서, 상기 스위치(800)는 접점부(810)가 상기 태엽(1)을 이루는 판스프링의 최외곽측면(1a)과 일정거리 이격된 상태로서 상호 대향 되게 위치되고, 상기 접점부(810)는 상기 태엽(1)이 상기한 과풀림 상태가 될 경우 상기 판스프링에 의해 가압됨으로써 접점 및 작동하게 되는 것을 특징으로 하는 태엽을 동력원으로 하는 발전기.

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