KR101023221B1 - 다용도 발전시스템을 가지는 헬스운동기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발전기의 출력 전압이 과도하게 높으면 과전압 릴레이에 의해 전기 부하에 발전 전기가 제공되게 하여 헬스운동기구에 마련된 전기기기가 손상되는 것을 방지하고, 또한 사용자가 운동 강도 선택기를 조작하여 사용자 자신에 맞는 운동 강도에 따라 운동할 수 있도록 하여 운동 기능과 발전 기능 모두를 양호하게 수행하게 함과 아울러 운동의 지루함을 느낄 수 없도록 하고자 게임 또는 TV를 즐길 수 있게 한 것이다.

헬스, 운동기구, 전기 부하, 발전기, 인버터.

Description

다용도 발전시스템을 가지는 헬스운동기구{Health Exercise Apparatus With an Electric Generator}

본 발명은 발전기의 출력 전압이 과도하게 높은 경우 전기 부하에 직류 전원을 공급하게 하고, 또한 사용자 자신에 맞게 운동 강도를 조절할 수 있도록 한 다용도 발전시스템을 가지는 헬스운동기구에 관한 것이다.

헬스운동기구는 보통 실내에서 운동할 수 있는 장치로서, 사용자의 신체를 단련하는 운동 기능 이외에 헬스운동기구를 이용하여 운동할 때 발전기에서 전기에너지를 생산하는 발전기능이 부가됨으로서 사용 편리성을 증진시키도록 개발되었다. 이러한 헬스운동기구는 사용자가 페달의 회전력을 발전기에 전달하여 발전을 하는데, 신체 단련을 위해 페달을 회전시키면 이와 동시에 발전기를 구동할 수 있는 구조를 취하고 있다.

이러한 발전기능이 부가된 헬스운동기구로서, 한국 등록실용신안 제381106호, 제396982호, 한국 공개특허 10-2005-94306호 등이 있다.

한국 등록실용신안 제381106호는 운동 시 발전장치를 이용하여 생산되는 전기로 헬스기구는 물론 다른 전기기구도 사용할 수 있도록 하는 것이고, 한국 등록 실용신안 제396982호는 발전기 작동으로 발전한 전기를 TV, 라디오, 비상 램프 등에 분배하도록 한 것이고, 한국 공개특허 10-2005-94306호는 직류 모터를 이용하여 전기에너지를 생산하도록 구성된다.

인용된 문헌에서는 배터리(축전지)와 인버터를 구비하여, 발전된 전기를 이용하여 축전지에 충전된 전기를 이용할 수 있도록 하거나 발전된 직류 전원을 교류 전원으로 바꾸어 주는 인버터를 이용하여 전기 기기에 상용 교류전원을 공급할 수 있도록 하는 등 헬스운동기구에서 생산된 발전 전기의 활용범위를 넓게 하고 있다.

그러나, 기존의 발전기능을 가진 헬스운동기구에서는, 사용자에 의해 발전 과정이 주도적으로 이루어지기 때문에 발전기의 출력 전압을 균일하게 하는 것이 사실상 어렵고, 이 때문에 운동 시 그 발전기의 출력 전압이 과도하게 높아지는 경우 발전 전기를 이용하는 전기 기기에 손상을 주게 되는 문제가 있었다.

발전기의 출력을 제한하기 위해 페달의 회전력을 줄여서 전기 기기에 손상을 주는 것을 방지할 수도 있겠으나, 발전기의 과도 전압을 염려한 사용자에게 운동 효과가 크게 줄어들어 신체 단련을 위한 본래의 목적을 달성하지 못하는 것은 물론 발전 전기를 유효하게 생산하지도 못하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 발전기의 과도한 출력 전압으로 인한 악영향을 배제하면서 운동 효과가 저하되지 않도록 하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 사용자 자신의 운동 강도에 맞게 조절하여 운동하는 기능과 발전 기능을 양호하게 수행하는 데 있다.

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상기되는 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 사용자에 의해 구동되는 페달, 안장 및 핸들을 구비한 운동기구와, 상기 페달의 구동에 따라 발전 전기를 생산하는 발전기와, 상기 발전 전기를 사용하는 제1전기 부하 및 상기 발전기의 출력 전압이 과도하게 발생하면 상기 전기 부하에 발전 전기를 공급하는 과전압 보호 스위치를 포함한다.

상기 과전압 보호 스위치는 상기 발전기와 상기 전기 부하 사이에 연결하는 과전압 릴레이이다.

상기 제1전기 부하는 히터이고, 상기 제1전기 부하에 연결되어 전기 부하에 연결되어 전기 부하의 크기를 조절하기 위한 부하 제어기와, 운동 강도를 조절하기 위해 상기 제어기에 설정 신호를 출력하는 운동 강도 선택기를 더 포함한다.

상기 발전 전기를 정류하는 정류기와, 정류된 직류 전원 또는 직류 전원으로부터 변환된 교류 전원을 사용하는 제2전기 부하에 제공하기 위한 적어도 하나의 전원 공급원과, 상기 제1전기 부하와 상기 제2전기 부하에 선택적으로 전원을 공급하기 위한 복수의 릴레이 및 상기 복수 릴레이를 조작하기 위한 선택 버튼을 더 포함한다.

상기 전원 공급원은 DC 소켓 또는 AC 콘센트 중 어느 하나이다.

또한, 상기 핸들에는 조직판넬이 구비되고, 그 조직판넬에는 게임을 하거나 TV영상물을 볼 수 있는 표시부를 설치한 것이다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 발전기의 출력 전압이 과도하게 커지면 전기 부하에 직류 전원을 공급하도록 함으로서 전기 기기가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 사용자가 원하는 운동 강도를 설정하여 운동을 할 수 있어서 운동 기능은 물론 발전 기능 모두를 양호하게 수행할 수가 있다.

또, 게임프로그램 혹은 TV 등을 시청할 수 있는 표시부의 설치로 운동시 지루함이 없이 재미있게 할 수 있는 효과가 있다.

다음은 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

이하, 본 발명에 따른 다용도 발전시스템을 가지는 헬스운동기구를 첨부 도면에 따라 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 다용도 발전시스템을 가지는 헬스운동기구(1)는 신체 단련을 위하여 본체(4)에 핸들(2), 안장(3), 페달(13), 그리고 동력을 전달하기 위한 도시하지 않은 전달 기구 등이 마련된다. 사용자가 페달(13)을 밟고 회전시키면 후술하는 발전시스템에 의하여 발전 전기를 생산하게 된다.

또한, 본체(4)의 한편에는 핸들(2)과 떨어져 조작패널(20)이 설치된다.

도 2를 참고하면, 조작 패널(20)은 제어부(21), 게임프로그램을 저장하는 메모리(22), 표시부(23) 그리고 사용자 선택부(24)를 포함한다.

표시부(23)는 사용자가 게임을 하거나 TV를 시청할 수 있게 하고, 또한 운동 상태를 확인하기 위한 정보를 제공하는 역할을 하며, 사용자 선택부(24)는 부가된 기능을 선택하기 위한 수단(25, 26, 27, 28)을 포함한다. 이러한 표시부(23)와 사용자 선택부(24)는 터치 패널로 만들어 일체로 구현할 수 있다.

본 발명에 따른 헬스운동기구(1)는 발전기(10)를 구비하며, 이 발전기(10)의 구동축(12)에 페달(13)의 회전력이 전달된다. 발전기(10)는 3상 교류 모터로 구현하며, 그 출력측에 정류기(14) 및 충전기(40)가 전기적으로 연결된다.

충전기(40)는 정류기(14)에서 정류된 직류 전원으로 배터리(50)를 충전하는 역할을 한다.

정류기(14)와 충전기(40) 사이에 과전압 릴레이(30)가 전기적으로 연결된다.

과전압 릴레이(30)는 정류기의 출력 전압(Vdc)이 설정된 기준 전압을 초과하면 릴레이 스위치(31)를 온(on)시킨다. 릴레이 스위치(31)는 평상시 오프(off) 상태로 유지되며, 과전압 발생 시 릴레이 스위치(31)에 의해 온(on) 된다. 릴레이 스위치(31)가 온되면 발전기(10)에서 발전되어 정류기(14)에 의해 정류된 직류 전원은 히터(100)에 공급된다. 히터(100)에 직류 전원이 공급됨에 따라 전기 부하의 역할을 하게 된다.

충전기(40)에 의해 충전되는 배터리(50)의 출력측에 DC 소켓(60)이 전기적으로 연결된다. DC 소켓(60)은 직류 전원을 사용하는 전기 기기(발광다이오드, 커피 포트 및 휴대폰 충전기 등)와 전기 접속하기 위한 직류 공급원의 역할을 한다.

이와 같은 직류 공급원 이외에 AC 콘센트(80)가 구비되며, 이 AC 콘센트(80)는 상용 교류전원을 사용하는 전기 기기(선풍기, 스탠드 등)와 전기 접속하기 위한 교류 공급원의 역할을 한다. AC 콘센트(80)는 외부 전원을 사용하는 것이 아니고 헬스운동기구에서 생산되는 직류 전원을 이용할 수 있도록 인버터(70)에 연결된다.

인버터(70)는 발전기(10)에 의해 생산된 직류 전원 또는 배터리(50)에서 충전된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 AC 콘센트(80)에 공급한다.

본 발명은, 발전기(10)를 이용하여 생산한 발전 전기로, 제1전기 부하인 히터(100)와, 직류 전원 또는 교류 전원을 전원 공급원으로 사용하는 제2전기 부하를 선택적으로 사용하기 위한 사용자 선택부(24)를 조작 패널(20)에 마련한다.

사용자 선택부(24)는 제1 내지 제3 선택버튼(25, 26, 27)과 운동 강도를 설정하기 위한 운동강도 선택기(28)를 포함한다.

제1 내지 제3 선택버튼(25, 26, 27)은 제1 내지 제3릴레이(25a, 26a, 27a)에 각각 전기적으로 연결된다. 이들 선택버튼의 조작에 따라 제1 내지 제3릴레이(25a, 26a, 27a)에 대응하는 제1 내지 제3릴레이 스위치(25b, 26b, 27b)가 각각 전환된다.

제1릴레이스위치(25b)는 C 단자와 E 단자 중 어느 하나를 전기 접속한다. 여기서 C 단자는 충전기(40)에 연결되며, E 단자는 제2릴레이 스위치(26b)에 연결된다. 제1릴레이 스위치(25b)가 E 단자에 접기 접속하면 정류기(14)의 정류된 직류 전원은 제2릴레이 스위치(26b)로 전달된다.

제2릴레이스위치(26b)는 I 단자와 H 단자 중 어느 하나를 전기 접속한다. 여기서 I 단자는 제3릴레이 스위치(27b)의 G 단자에 연결되고, H 단자는 히터 제어기(90)에 연결된다.

제3릴레이스위치(27b)는 G 단자와 B 단자 중 어느 하나를 전기 접속한다. 여기서 G 단자는 제2릴레이 스위치(26b)의 I 단자에 연결되고, B 단자는 DC 소켓(600)에 연결된다.

본 발명의 실시예에서는 접점구조의 릴레이 스위치들(25b, 26b, 27b)(31)에 대하여 설명하였으나, 상기 릴레이 스위치들을 무접점 스위치로 구성할 수 있음도 도2로부터 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

운동 강도 선택기(28)는 히터 제어기(90)에 연결되는데, 사용자가 원하는 운동 강도에 대응하여 전기 부하의 크기를 설정하기 위한 설정 신호를 히터제어기(90)에 인가한다. 히터 제어기(90)는 설정 신호에 대응하여 사용자에 의해 설정된 운동 강도에 따라 저항값이 변하는 가변 저항으로 구현하거나, 또는 사용자에 의해 설정된 운동 강도에 따라 히터(100)로의 전류 공급을 제어하는 마이콤으로 구현할 수 있다.

히터(100)는 히터 제어기(90)에 연결되며, 발전기의 출력이 과도하게 높은 과전압 발생 시 과전압 스위치(31)의 턴 온에 따라 정류기(14)의 직류 전원을 공급받는다. 이에 의해, 히터(100)는 자신의 전기 부하와 히터 제어기(90)에 설정된 전기 부하에 따라 총 전기 부하의 크기가 결정되고, 그 총 전기 부하의 크기에 대응하여 전력을 소모하게 된다.

상술한 바와 같은, 선택부(24)의 조작에 따라 전기 공급원에 직류 전원 또는 교류 전원을 공급할 수 있어서 사용자는 원하는 전기 기기를 그에 적합한 전원 공급원에 전기 접속하여 사용할 수 있다. 이러한, 각각의 사용 환경에 따라 제1 내지 제3스위치(25b, 26b, 27b) 및 과전압 스위치(31)의 동작은 도 3과 같다.

한편, 발전기(10)에는 1회전 마다 접촉하여 회전속도 신호를 제어부(21)에 출력하는 속도 검출기(11)가 장착된다. 제어부(21)는 속도 검출기(11)를 통해 검출된 회전속도 신호에 따라 사용자에 의해 구동되는 페달(13)의 회전속도를 인식하고, 그에 상응하는 속도 정보를 표시부(23)에 표시하여 사용자로 하여금 확인할 수 있도록 한다.

한편, 제어부(21)는 메모리(22)에 저장된 게임 프로그램과 페달 회전속도를 연계하여, 그 페달의 회전 속도에 따라 게임이 지속되게 하여 사용자로 하여금 재미를 느끼도록 유도하여 운동 효과를 배가시킬 수도 있다.

이하에서는, 상기 구성을 갖는 본 발명에 따른 다용도 발전시스템을 가지는 헬스운동기구의 동작에 대하여 설명한다.

사용자에 의해 페달(13)이 구동됨에 따라 발전기(10)에서 발전 전기가 생산된다. 발전기(10)의 출력 전압은 페달 회전속도에 의해 결정된다.

평상 시 과전압 스위치(31)는 오프 상태이다. 이때 발전기(10)에서 출력되고 정류기(14)에 의해 정류된 직류 전원은 사용 목적에 따라 선택적으로 공급된다. 여기서, 그 직류 전원은, 제1릴레이 스위치(25b)가 C 단자에 연결된 경우, 충전기(40)에 제공되고, 그에 따라 배터리(50)에서 충전이 이루어진다.

제1릴레이 스위치(25b)가 E 단자에 연결되고 제2릴레이 스위치(26b)가 H 단자에 연결된 경우 히터제어기(90)에 직류 전원이 제공된다.

한편, 제1릴레이 스위치(25b)가 E 단자에 연결되고 제2릴레이 스위치(26b)가 I 단자에 연결됨과 아울러 제3릴레이 스위치(27b)가 G단자에 연결되면 직류 전원이 인버터(70)에 제공된다. 여기서, 3릴레이 스위치(27b)가 B단자에 연결된 경우라면 배터리(50)에 충전 전기가 DC 소켓(60)의 출력단을 통해 인버터(70)에 제공된다. 인버터(70)는 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 AC 콘센트(80)에 전기 접속되는 전기 부하에 제공한다.

사용자가 페달을 구동하여 발전기(10)에서 발전 전기를 생산하는 과정, 즉, 운동하는 동안 발전기(10)의 출력 전압이 과도하게 높아지게 되면, 과전압 릴레이(30)에 의해 과전압 스위치(31)가 턴 온되고, 이에 따라, 직류 전원이 히터(100)에 공급되고, 히터가 작동한다. 이와 같이, 과도한 전압 발생 시 히터를 전기 부하로서 즉각적으로 적용될 수 있기 때문에 사용자가 운동에 몰입하게 할 수 있고, 불필요한 과도 전압으로 헬스운동기구에 마련된 전기 기기가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 사용자는 선택부(24)의 운동강도 선택기(28)를 이용하여 운동강도를 설정할 수 있는데, 이때, 설정된 운동 강도에 따라 히터(100)와 히터 제어기(90)에 의해 결정되는 전기 부하의 크기가 클수록 설정된 기준 전압을 초과하는 발전기(10)의 출력 전압의 범위도 커지게 된다. 따라서, 사용자가 더 많은 운동량을 원하는 경우 그에 따라 운동 강도를 설정해 두게 되면, 페달 회전력에 따라 발전기의 출력을 크게 하는 동작 즉 의도적으로 발전기 출력 전압을 과도하게 높이더라도 히터가 그에 상응하는 전기 부하로서 역할을 하기 때문에 악영향을 미치지 않게 된다. 이에 의해, 사용자가 자신에 맞는 운동 강도를 적절히 설정하여 운동 기능은 물론, 발전 기능 모두를 양호하게 수행할 수가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 다용도 발전시스템을 가지는 헬스운동기구의 외관을 보인 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 다용도 발전시스템을 가지는 헬스운동기구의 전기회로도이다.

도 3은 도 2의 각 구성부의 동작을 나타낸 표이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 발전기 20: 조작패널

30: 과전압릴레이 40: 충전기

50: 배터리 60: DC 소켓

70: 인버터 80: AC 콘센트

90: 히터제어기 100: 히터

Claims (6)

1. 사용자에 의해 구동되는 페달, 안장 및 핸들, 표시부를 갖는 조작패널이 설치되고, 상기 페달의 구동에 의한 발전기를 가동하여 상기 조작패널 등에 공급하기 위한 전기를 발전할 수 있게 한 운동기구에 있어서,

   상기 페달에 의해 상기 발전기의 구동축을 직접 회전시켜 전기를 생산하게 하고, 상기 발전기에 의해 생산된 전기는 선택부의 조작에 따라 직류 전원을 전원공급원으로 사용하게 한 제1전기 부하 및 직류 전원을 변환한 교류 전원을 전원 공급원으로 사용하게 한 제2전기 부하; 및

   상기 발전기와 상기 제1전기부하 및 제2전기부하 사이에 연결되며, 상기 발전기의 출력 전압이 과도하게 발생하면 상기 제1전기부하 측으로 과 전압이 공급되게 하여 과전압을 서서히 낮추게 하는 과전압 보호 스위치를 포함하는 다용도 발전시스템을 가지는 헬스운동기구.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1전기 부하는 히터이고, 상기 제1전기 부하에 연결되어 전기 부하에 연결되어 전기 부하의 크기를 조절하기 위한 부하 제어기와, 운동 강도를 조절하기 위해 상기 제어기에 설정 신호를 출력하는 운동 강도 선택기를 더 포함하는 다용도 발전시스템을 가지는 헬스운동기구.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제

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