KR101450029B1 - 북한의 전력상황을 고려한 자전거 비상 전원장치 - Google Patents

북한의 전력상황을 고려한 자전거 비상 전원장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 북한의 전력상황을 고려한 자전거 비상 전원장치에 관한 것으로서, 상기 자전거 바퀴의 회전에 의해 전원을 생성하는 발전부와; 상기 발전부에 의해 생성된 전원을 충전지에 충전하는 충전부와; 상기 발전부와 상기 충전부 사이에 구비되어 상기 전원을 상기 충전부로 공급하는 마개부와; 상기 충전부의 하부에 구비되며, 상기 충전지에 충전된 전원을 공급받아 발광하는 발광소자를 구비하는 발광부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의해 자전거의 운행에 의해 생성된 전원을 충전하여, 전력수급이 어려운 북한 주민들이 일상생활에서 사용할 수 있다.

Description

북한의 전력상황을 고려한 자전거 비상 전원장치{BICYCLE BOTTLE DYNAMO FOR PROVIDING ELECTRICITY AID TO NORTH KOREA}
본 발명은 자전거 비상 전원장치에 관한 것으로서, 보다 자세히는 자전거 바퀴의 회전에 의해 생성되는 전원을 충전하여 북한인들의 일상 생활에서 활용할 수 있게 한 북한의 전력상황을 고려한 자전거 비상 전원장치에 관한 것이다.
통계청에서 매년 발간하는 "북한의 주요 통계지표"에 따르면 2013년 기준으로 남북한의 경제력 격차가 38배에 달하는 것으로 나타났다. 이러한 경제력의 차이는 평균수명 뿐 아니라 삶의 질에서도 큰 차이를 가져오고 있다. 특히 90년대 이후 계속되고 있는 북한의 식량난과 전기 등 물자부족의 실상은 주요 언론을 통해서도 전세계에 널리 알려져 있기도 하다.
지금까지 우리 정부 차원에서 남한의 물자를 북한에 원조하려는 노력들이 있어왔으나, 복잡한 국제정세 또는 정치적인 문제로 인하여 북한의 물자부족 문제를 충분히 해결하는 데에는 많이 부족한 실정이다.
한편, 자전거 발전기는 자전거의 크랭크축 또는 자전거 바퀴의 회전력을 이용하여, 영구자석을 회전시키고, 이 때 영구자석 주위를 감싸고 있는 코일로부터 유도된 전기를 발광체에 전달하는데 사용된다. 이러한 자전거 발전기의 일례가 등록실용 제20-022783호 "자전거용 발전기"에 개시되어 있다.
그러나, 개시된 바와 같은 종래 자전거 발전기는 자전거를 타는 동안 발전된 전기를 즉시 발광체의 빛으로 변환하여 소비할 뿐 축전할 수 없는 구조를 갖는다. 이에 발광체를 밝히는데 사용되고 남은 잉여전기가 있더라도 축전할 수단이 없어, 일상생활의 다른 용도로 활용할 수 없는 한계가 있다.
본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 전기 부족에 시달리는 북한 주민들이 일상생활에서 교통수단으로 널리 사용하는 자전거를 타면서 충전지에 전원을 충전할 수 있는 자전거 비상 전원장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 충전지에 충전된 전원을 일상생활에서 별도의 변환수단 없이 간편하게 사용할 수 있도록 하는 자전거 비상 전원장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 발광부를 별도로 분리할 수 있어 일상생활에서 램프의 용도로 사용할 수 있는 자전거 비상 전원장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 사용목적에 따라 다양하게 분리 및 결합되어 사용할 수 있는 자전거 비상 전원장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 복수개의 구성들이 서로 암수구조로 맞물려 결합되어, 내부로 빗물이 유입되는 것을 차단하여 장기간 안정적으로 사용할 수 있는 자전거 비상 전원장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
본 발명의 목적은 자전거 바퀴에 결합되어 비상 전원을 생성하는 자전거 비상 전원장치에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 자전거 비상 전원장치는, 상기 자전거 바퀴의 회전에 의해 전원을 생성하는 발전부와; 상기 발전부에 의해 생성된 전원을 충전지에 충전하는 충전부와; 상기 발전부와 상기 충전부 사이에 구비되어 상기 전원을 상기 충전부로 공급하는 마개부와; 상기 충전부의 하부에 구비되며, 상기 충전지에 충전된 전원을 공급받아 발광하는 발광소자를 구비하는 발광부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 발전부는, 상기 자전거 바퀴에 고정프레임을 통해 고정되는 발전케이싱과; 상기 발전케이싱의 상부에 구비되며, 상기 바퀴와 접촉되며 회전하는 회전롤러와; 상부는 상기 회전롤러와 결합되며 하부는 상기 발전케이싱을 관통하여 상기 마개부에 회전가능하게 결합되는 회전축과; 상기 회전축의 외주면에 결합되어 상기 회전축과 함께 회전되는 영구자석과; 상기 발전케이싱의 내벽면에 고정되며 상기 영구자석의 회전에 의해 전류가 유도되는 코일과; 상기 발전케이싱의 바닥면을 통해 외부로 일정길이 돌출되며 상기 코일과 전기적으로 연결된 상부전극을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 마개부는, 상기 발전케이싱의 하부에 착탈가능하게 결합되며, 상면에 상기 회전축의 하부가 회전가능하게 결합되는 회전축수용홈이 형성된 마개본체와; 상기 상부전극에 대응되는 위치에 상기 마개본체의 상면으로부터 바닥면까지 연장되게 매립형성되며, 상기 상부전극과 전기적으로 접촉되는 하부전극을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 발전케이싱의 하부와 상기 마개부의 상부는 각각 함몰 및 돌출된 암수형상으로 삽입결합되고, 상기 발전케이싱의 하부와 상기 마개부의 상부 결합영역은 나사결합된다.
일 실시예에 따르면, 상기 충전부는, 내부에 충전지수용공간이 형성되며 상부가 개방된 충전케이싱과; 상기 충전케이싱의 바닥면에 구비되어 상기 충전지의 전원을 외부로 공급하는 전원단자와; 상기 충전지수용공간의 바닥면에 결합되어 충전지를 탄성적으로 지지하는 탄성부재와; 상기 충전지수용공간의 바닥면에 결합되며 상기 전원단자와 전기적으로 연결되어 상기 충전지의 전원을 상기 전원단자로 공급하는 단자접촉전극을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 상부전극과 상기 하부전극은 링형태로 형성되고, 상기 충전부는 단면이 원형으로 형성되며, 상기 충전지수용공간 내에 복수개의 충전지가 상기 하부전극을 따라 링형태로 배치된다.
일 실시예에 따르면, 상기 충전케이싱의 바닥면은 반구형상으로 함몰형성된 하부함몰곡면이 구비되고, 상기 전원단자는 상기 하부함몰곡면의 가운데 영역에 구비된다.
일 실시예에 따르면, 상기 마개본체의 하부와 상기 충전케이싱의 상부 외주연은 각각 함몰 및 돌출된 암수형상으로 삽입결합되고, 상기 마개본체의 하부와 상기 충전케이싱의 상부 외주연의 결합면은 나사결합된다.
일 실시예에 따르면, 상기 발광부는, 상기 충전부의 하부에 구비되며 발광소자수용공간이 형성된 발광케이싱과; 상기 발광케이싱의 상부에 구비되어 상기 전원단자에 삽입되는 전원플러그와; 상기 발광소자수용공간에 수용되며 상기 전원플러그와 전기적으로 연결되는 발광소자와; 상기 발광소자수용공간을 커버하며 상기 발광소자에서 발생된 광을 외부로 투과하는 발광커버를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 발광케이싱의 상부는 상기 하부함몰곡면에 대응되게 상방향으로 볼록하게 형성되어 상기 하부함몰곡면 내부로 삽입되는 상부볼록면이 형성되고, 상기 전원플러그는 상기 상부볼록면의 가운데에 배치된다.
일 실시예에 따르면, 상기 전원단자와 상기 전원플러그는 USB단자와 USB 커넥터로 구비된다.
일 실시예에 따르면, 상기 발광커버는 외력에 의해 상기 발광케이싱의 판면에 상하로 승강가능하게 구비되며, 상기 발광커버의 승강에 따라 상기 충전지로부터 상기 발광소자로의 전원공급이 단속된다.
일 실시예에 따르면, 상기 하부함몰곡면의 외주연을 따라 반경방향 내측으로 일정 길이 연장된 결합스커트가 형성되고, 상기 발광케이싱의 측면에는 외주연을 따라 상기 결합스커트가 걸림결합되는 스커트걸림홀이 일정 깊이 함몰 형성된다.
본 발명에 따른 자전거 비상 전원장치는 자전거의 주행시에 발생되는 전원을 충전지에 충전하고, 충전된 전원을 발광부의 발광에 사용할 수 있다. 이에 따라 북한주민 교통수단인 자전거를 주행하며 독립적으로 전원을 생산할 수 있고, 생산된 전원을 충전할 수도 있게 된다.
또한, 충전부와 발광부가 발전부로부터 독립적으로 분리되므로, 비상시 별도의 램프로 사용할수도 있다.
또한, 충전부만 분리하여 소형가전기기의 전원플러그를 직접 연결하여 전원을 공급하여 사용할 수도 있다.
이에 의해 전원이 부족한 북한에서 가정으로 전원공급이 되지 않는 비상상황에서 촛불 대신 발광부로 불을 밝힐 수도 있고, 라디오에 전원을 공급하여 현재 외부 상황이 어떠한지 알수도 있다. 또한, 일상생활에서도 라디오를 사용하여 대외 상황에 대해 북한주민이 인지할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 자전거 비상 전원장치는 상호 결합시 암수구조를 가져 외부의 빗물이 내부로 유입되는 것을 차단한다. 이에 의해 누전의 위험없이 장기간 안정적으로 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자전거 비상 전원장치가 자전거에 결합된 상태를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 자전거 비상 전원장치의 구성을 분해하여 도시한 분해사시도,
도 3은 본 발명에 따른 자전거 비상 전원장치의 단면구성을 도시한 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 자전거 비상 전원장치의 충전부의 구성을 도시한 상부사시도와 저면사시도,
도 5는 본 발명에 따른 자전거 비상 전원장치의 발광부를 독립적으로 사용하는 경우를 도시한 예시도,
도 6은 본 발명에 따른 자전거 비상 전원장치를 이용해 가전기기를 사용하는경우를 도시한 예시도,
도 7은 본 발명에 따른 자전거 비상 전원장치를 이용해 충전한 충전지가 일상생활에 사용되는 예를 도시한 예시도이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명에 따른 자전거 비상 전원장치(100)가 자전거(10)에 결합되어 사용되는 상태를 도시한 예시도이고, 도 2는 자전거 비상 전원장치(100)의 구성을 분해하여 도시한 분해사시도이고, 도 3은 자전거 비상 전원장치(100)의 단면구성을 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 자전거 비상 전원장치(100)는 자전거(10)의 바퀴(11)에 결합되어 전원을 생성한다. 자전거 비상 전원장치(100)는 고정프레임(20)을 이용해 자전거(10)에 고정된다.
자전거 비상 전원장치(100)는 전원을 생성하는 발전부(110)와, 발전부(110)의 하부에 구비되는 마개부(120)와, 마개부(120)의 하부에 구비되어 내부에 충전지(140)를 수용하는 충전부(130)와, 충전부(130)의 하부에 구비되는 발광부(150)를 포함한다.
본 발명의 자전거 비상 전원장치(100)는 자전거(10)의 운행에 따라 발전부(110)에서 생성된 전원을 충전지(140)에 충전하고, 충전지(140)에 충전된 전원을 발광부(150)의 발광을 위해 사용하거나 일상생활의 다른 용도로 사용할 수 있다. 이에 따라 북한 주민들이 일상생활에서 교통수단으로 널리 사용하는 자전거(10)를 이용해 자체적으로 전원을 생산하고, 생산된 전원을 간편하게 일상생활에 사용할 수 있어 북한의 전원부족문제를 해결할 수 있다.
발전부(110)는 자전거(10)의 운행에 의해 전원을 생산한다. 발전부(110)는 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 바퀴(11)에 결합되는 발전케이싱(111)과, 바퀴(11)에 접촉 회전되는 회전롤러(112)와, 회전롤러(112)에 결합되어 함께 회전하는 회전축(113)과, 회전축(113)에 고정되는 영구자석(114)과, 영구자석(114)과 이격되게 발전케이싱(111)의 내벽면에 고정되는 코일(115)과, 코일(115)에 유도된 전원을 마개부(120)로 공급하는 상부전극(116)을 포함한다.
발전케이싱(111)은 내부에 구비된 구성들이 안정적으로 구동되도록 보호한다. 발전케이싱(111)은 장기간 사용될 수 있도록 내구성을 가지며, 부식이 되지 않는 재질로 구비되는 것이 바람직하다. 발전케이싱(111)은 상부에 구비된 회전롤러(112)의 회전에 간섭이 되지 않도록 하부에서 상부로 갈수록 점차 직경이 작아지는 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
발전케이싱(111)의 바닥면은 일정 깊이 내부로 함몰 형성된다. 함몰된 발전케이싱(111)의 바닥면으로 마개부(120)가 삽입된다. 이 때, 발전케이싱(111)의 함몰공간의 내측벽면에는 제1암나사(111a)가 형성된다. 제1암나사(111a)는 후술할 마개부(120)의 제1수나사(123a)와 나사결합된다. 제1암나사(111a)와 제1수나사(123a)의 나사결합에 의해 발전부(110)와 마개부(120)는 간편하게 결합 및 분리될 수 있다
회전롤러(112)는 도 1에 도시된 바와 같이 바퀴(11)와 접촉되게 배치된다. 사용자가 페달(13)을 답동하여 바퀴(11)가 회전되면 회전롤러(112)는 바퀴(11)의 회전에 연동하여 회전된다. 회전롤러(112)의 하부에 고정결합된 회전축(113)도 발전케이싱(111) 내부에서 회전된다.
이 때, 도면에는 도시되지 않았으나 회전롤러(112)와 발전케이싱(111)의 접촉영역에는 회전롤러(112)의 원활한 회전을 위해 베어링(미도시)이 구비될 수 있다.
회전롤러(112)는 일정 두께를 갖는 탄성부재로 형성되어 장시간 바퀴(11)와 접촉하며 표면이 마모되더라도 접촉상태가 유지될 수 있게 구비되는 것이 바람직하다. 이를 위해 회전롤러(112)는 고무나 실리콘 등으로 구비될 수 있다.
회전축(113)은 회전롤러(112)의 회전을 영구자석(114)으로 전달한다. 회전축(113)은 상부는 회전롤러(112)에 고정되고, 하부는 마개부(120)의 회전축수용홈(126)에 삽입된다. 회전축(113)은 회전축수용홈(126)의 직경보다 일정길이 작게 형성되어 회전축수용홈(126)에 회전가능하게 수용된다. 회전축수용홈(126)과 회전축(113) 사이의 유격공간에는 베어링(미도시)이 삽입되어 회전축(113)이 원활하게 회전되도록 할 수 있다.
영구자석(114)은 회전축(113)의 외주면을 따라 측면에 결합된다. 코일(115)은 발전케이싱(111)의 내벽면을 따라 고정결합된다. 영구자석(114)이 회전축(113)과 함께 회전되면, 코일(115)에 전원이 유도된다.
상부전극(116)은 코일(115)에 유도된 전원을 마개부(120)로 공급한다. 상부전극(116)은 코일(115)과 전기적으로 연결된다. 상부전극(116)은 링형태로 형성된다. 상부전극(116)은 발전케이싱(111)의 바닥면을 통해 외부로 일정길이 돌출되게 형성된다. 외부로 돌출된 상부전극(116)의 하단부가 마개부(120)의 하부전극(127)과 접촉되며 전원을 마개부(120)로 공급한다.
마개부(120)는 발전부(110)에서 생성된 전원을 충전부(130)로 공급하며, 충전부(130)의 개방된 상부를 커버하는 역할을 한다. 마개부(120)는 마개본체(121)와, 마개본체(121)의 상부로 일정 높이 돌출되어 발전케이싱(111)의 하부로 삽입되는 상부결합면(123)과, 마개본체(121)를 관통하여 매립되는 하부전극(127)을 포함한다.
마개본체(121)는 충전부(130)의 개방된 상부를 커버할 수 있는 형태와 크기로 형성된다. 마개본체(121)는 상부는 발전케이싱(111)의 내부로 삽입되고, 하부는 충전부(130)의 상부를 커버한다. 마개본체(121)의 바닥면에는 상방향으로 일정 깊이 함몰형성된 충전부삽입공간이 형성된다. 함몰된 마개본체(121)의 바닥면으로 충전부(130)의 상부가 삽입된다. 충전부삽입공간의 내측벽면에는 제2암나사(121a)가 형성된다. 제2암나사(121a)는 충전부(130)의 제2수나사(133a)와 나사결합된다.
상부결합면(123)은 마개본체(121)의 외경보다 좁은 직경을 갖도록 형성되고, 마개본체(121)로부터 일정 높이 돌출형성된다. 이에 의해 마개본체(121)와 상부결합면(123)의 경계영역에는 일정 높이 단차가 형성된다. 상부결합면(123)은 발전케이싱(111) 하부의 함몰공간으로 삽입된다.
상부결합면(123)의 가운데 영역에는 회전축(113)이 삽입되는 회전축수용홈(126)이 구비된다. 회전축수용홈(126)은 회전축(113)의 직경보다 크게 형성되어 회전축(113)이 원활히 회전되도록 한다.
상부결합면(123)의 측면 둘레를 따라 제1수나사(123a)가 형성된다. 제1수나사(123a)는 제1암나사(111a)와 나사결합되어 발전부(110)와 마개부(120)의 결합상태가 견고하게 유지되도록 한다.
여기서, 상방향으로부터 순차적으로 배치된 발전부(110), 마개부(120) 및 충전부(130)는 각각 암수구조에 의해 결합안정성을 높인다. 이 때, 상부에 배치된 구성이 상방향으로 함몰된 암역할을 하고, 하부에 배치된 구성이 상방향으로 돌출된 수역할을 한다.
발전케이싱(111)의 바닥면이 함몰 형성되고, 마개본체(121)의 상부결합면(123)이 돌출되어 발전케이싱(111)의 하부로 삽입된다. 또한, 마개본체(121)의 바닥면이 함몰형성되고, 충전부(130)의 충전케이싱(131)이 돌출형성되어 마개본체(121) 내부로 삽입된다.
이러한 암수결합구조와 이들 사이의 나사결합에 의해 외부의 빗물이 결합영역을 통해 내부로 유입되는 것을 원천적으로 차단할 수 있다. 따라서, 누전과 같은 안전사고 없이 안전하게 사용할 수 있다.
하부전극(127)은 마개본체(121)의 내부에 매립된다. 하부전극(127)은 상부는 상부결합면(123)의 판면보다 낮게 형성되고, 하부는 마개본체(121)의 하부보다 일정 길이 길게 형성되어 외부로 노출된다. 발전케이싱(111)의 바닥면에 일정 길이 돌출된 상부전극(116)이 함말된 하부전극(127)과 결합되어 전원을 공급한다. 상부전극(116)과 하부전극(127)도 서로 돌출 및 함몰된 암수구조를 가져 접촉성을 향상시켜 결합안정성을 높일 수 있다. 하부전극(127)도 상부전극(116)의 형상에 대응되게 링형태로 형성된다. 하부전극(127)과 상부전극(116)이 링형태로 배치됨에 따라 충전부(130) 내부에 복수개의 충전지(140)도 원형으로 배치할 수 있다. 이에 의해 충전부(130) 내부에 보다 많은 개수의 충전지(140)를 배치할 수 있다.
여기서, 발전부(110)에서 발생되는 전원을 통상 교류전원이다. 이에 따라 충전지(140) 내부에 전원을 충전시키기 위해 교류전원을 직류전원으로 변환할 필요가 있다. 따라서, 도면에는 도시되지 않았으나 마개부(120) 내부 또는 발전케이싱(111)의 하부에 교류전원을 직류전원으로 변환하는 AC/DC컨버터(미도시)가 구비될 수 있다. 또한, 경우에 따라 AC/DC컨버터(미도시)에서 변환된 직류전원을 충전지(140)에 충전시키기 적당한 전압으로 조절하는 레귤레이터(미도시)를 더 포함할 수 있다.
충전부(130)는 마개부(120)의 하부에 구비되며, 내부에 복수개의 충전지(140)를 수용한다. 충전부(130)는 마개부(120)로부터 전원을 공급받아 충전지(140)에 충전되도록 한다. 충전부(130)는 충전지수용공간(135)이 형성되는 충전케이싱(131)과, 충전케이싱(131)의 상부에 돌출형성되어 마개부(120)와 결합되는 마개결합부(133)와, 충전지수용공간(135)의 바닥면에 결합되어 충전지(140)를 탄성적으로 지지하는 탄성부재(134)와, 충전지(140)의 하부와 접촉되는 단자접촉전극(138)과, 충전케이싱(131)의 바닥면에 구비되어 단자접촉전극(138)과 전기적으로 연결되는 전원단자(137a)를 포함한다.
충전케이싱(131)은 내부에 충전지수용공간(135)이 형성되는 원통형상으로 구비된다. 충전케이싱(131)의 외경은 마개본체(121)의 외경 및 발전케이싱(111) 하부의 외경과 동일하게 형성된다. 이에 의해 발전부(110), 마개부(120) 및 충전부(130)가 서로 순차적으로 결합되어 있을 때, 외부로 결합영역이 드러나지 않아 깔끔한 미관을 나타낼 수 있다.
마개결합부(133)는 충전케이싱(131)의 상부로 돌출되어 마개본체(121)의 하부로 삽입된다. 마개결합부(133)에는 제2수나사(133a)가 형성되어 마개본체(121)의 제2암나사(121a)와 나사결합된다.
충전지수용공간(135)은 복수개의 충전지(140)가 함께 수용될 수 있는 크기로 형성된다. 이 때, 도 2에 도시된 바와 같이 복수개의 충전지(140)는 원형형태로 배치되어 하부전극(127)과 접촉된다. 여기서, 충전지(140)는 일반적으로 사용되는 규격으로 구비되어, 다른 전자기기에 호환되어 사용될 수 있다.
충전지수용공간(135)의 바닥면에는 단자접촉전극(138)이 일정면적 형성되고, 단자접촉전극(138)의 상부로 복수개의 탄성부재(134)가 구비된다. 각 탄성부재(134)는 충전지(140)의 하부를 탄성적으로 가압한다. 탄성부재(134)는 충전지(140)가 상방향으로 돌출되는 방향으로 탄성력을 인가한다. 이에 충전지(140)는 마개부(120)가 충전케이싱(131)에 결합되지 않았을 때는 단자접촉전극(138)과 이격된 상태를 유지하고, 마개부(120)가 충전케이싱(131)에 결합되면 충전지(140)는 하부로 가압되어 단자접촉전극(138)과 접촉상태를 유지한다.
단자접촉전극(138)은 전원단자결합부재(137)와 전기적 결합상태를 유지한다. 이에 의해 충전지(140)에 충전된 전원이 단자접촉전극(138)과 전원단자결합부재(137)를 경유하여 전원단자(137a)로 공급된다.
전원단자결합부재(137)는 단자접촉전극(138)과 전기적으로 연결되며, 전원단자(137a)를 지지한다. 여기서, 전원단자(137a)는 상용전원용 콘센트로 구비되거나, USB 단자로 구비될 수 있다.
한편, 충전부(130)의 바닥면에는 도 4의 하부에 도시된 바와 같이 반구형상으로 함몰형성된 하부함몰곡면(136)이 구비된다. 이는 본 발명의 자전거 비상 전원장치(100)가 자전거(10)에 결합된 상태로 사용될 때 빗물이 전원단자(137a)로 유입되는 것을 차단하기 위함이다.
여기서, 하부함몰곡면(136)의 외주연에는 둘레방향을 따라 충전케이싱(131)의 반경방향 내측으로 일정길이 연장된 결합스커트(136a)가 구비된다. 결합스커트(136a)는 발광부(150)의 스커트걸림홈(151a)에 걸림결합되어 충전부(130)와 발광부(150)의 결합상태가 유지되도록 한다.
발광부(150)는 충전부(130)의 하부에 착탈가능하게 결합되어 충전지(140)의 전원공급에 의해 발광된다. 발광부(150)는 발광소자수용공간이 형성된 발광케이싱(151)과, 발광케이싱(151)의 상부에 구비되는 전원플러그(153)와, 발광소자수용공간에 수용되는 발광소자(155)와, 발광소자수용공간을 커버하며 빛을 외부로 투과하는 발광커버(157)를 포함한다.
발광케이싱(151)은 충전부(130)의 하부에 착탈가능하게 결합된다. 발광케이싱(151)의 상면에는 상방향을 향해 볼록하게 돌출된 상부볼록면(152)이 구비된다. 상부볼록면(152)의 돌출된 형상은 충전부(130)의 하부함몰곡면(136)에 대응되게 구비된다. 상부볼록면(152)은 하부함몰곡면(136) 내부로 삽입되어 밀착된다.
발광케이싱(151)의 측면에는 원주방향을 따라 스커트걸림홈(151a)이 일정깊이로 함몰 형성된다. 스커트걸림홈(151a)은 발광케이싱(151)이 충전부(130)의 하부로 삽입될 때 결합스커트(136a)가 걸림결합된다. 스커트걸림홈(151a)은 탄성적으로 스커트걸림홈(151a)에 삽입된다. 스커트걸림홈(151a)과 결합스커트(136a)의 걸림결합에 의해 충전부(130)와 발광부(150)의 결합상태가 유지된다.
여기서, 결합스커트(136a)의 길이와 스커트걸림홈(151a)의 깊이는 결합된 발광케이싱(151)을 결합스커트(136a)로부터 용이하게 분리할 수 있게 구비되는 것이 바람직하다. 즉, 결합스커트(136a)의 길이가 길수록 결합안정성은 높아질 수 있으나 분리시 어려움을 겪을 수 있다. 사용자의 용이한 분리 및 조립을 위해 적절한 길이로 구비되는 것이 바람직하다.
상부볼록면(152)의 가운데영역에는 전원플러그(153)가 구비된다. 전원플러그(153)는 전원단자(137a)에 삽입되어 충전지(140)로부터 전원을 공급받는다. 전원플러그(153)는 전원단자(137a)의 형태에 대응되게 구비된다. 즉, 전원단자(137a)가 상용전원컨센트인 경우 전원플러그도 상용전원플러그로 구비되고, 전원단자(137a)가 USB단자인 경우 전원플러그도 USB커넥터로 구비된다.
발광케이싱(151)의 일영역은 외부로 개방된 발광소자수용공간을 형성한다. 발광소자(155)가 발광소자수용공간에 전원플러그(153)와 전원라인(154)에 의해 전기적으로 연결되게 구비된다. 발광소자(155)는 복수개의 LED로 구비될 수 있다.
개방된 발광케이싱(151)의 측벽에는 발광커버(157)가 결합된다. 발광커버(157)는 광을 투과하는 소재로 형성되어 발광소자(155)에서 발생된 광을 외부로 투과시킨다.
발광커버(157)는 도면에 도시되지 않았으나 발광케이싱(151)의 표면에 암수형태로 결합되어 외부의 빗물이 발광케이싱(151) 내부로 유입되는 것을 차단한다.
경우에 따라 발광커버(157)는 발광소자(155)로 전원공급을 단속하는 스위치역할을 할 수도 있다. 일례로, 발광커버(157)가 발광케이싱(151)의 표면에 대해 상하로 승강가능하게 구비된다. 발광커버(157)와 발광케이싱(151)의 결합영역에 전원스위치 또는 릴레이가 구비되어 발광커버(157)가 하강된 상태에서만 전원이 발광소자(155)로 공급되도록 할 수 있다. 이에 따라 사용자가 발광커버(157)를 외력에 의해 가압한 경우에만 발광소자(155)가 발광한다. 이 때, 하부로 하강된 발광커버(157)를 사용자가 재가압할 경우 초기 위치로 상승하며 복귀된다. 발광커버(157)의 복귀를 위해 발광커버(157)의 하부에 탄성지지체(미도시)가 결합될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 자전거 비상 전원장치(100)의 동작과정과 사용예를 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이 자전거 비상 전원장치(100)의 발전부(110), 마개부(120), 충전부(130) 및 발광부(150)를 서로 순차적으로 결합한다. 발전케이싱(111)의 하부에 함몰된 공간으로 마개부(120)의 상부결합면(123)을 삽입한 후 제1암나사(111a)와 제1수나사(123a)를 나사결합한다. 이 때, 회전축(113)의 하단이 마개본체(121)의 회전축수용홈(126)에 수용되도록 하고, 상부전극(116)이 하부전극(127)과 접촉되도록 배치한다.
발전부(110)와 마개부(120)의 결합이 완료되면, 마개부(120)의 하부에 충전부(130)를 결합한다. 충전부(130)의 개방된 충전지수용공간(135)에 미리 복수개의 충전지(140)들을 상부전극(116)과 하부전극(127)의 형상에 대응되도록 원형으로 수용한다.
여기서, 본 발명의 바람직한 실시예의 자전거 비상 전원장치(100)는 동일면적에 대한 충전지(140)의 수용개수를 증가시키기 위해 발전부(110), 마개부(120), 충전부(130) 및 발광부(150)가 모두 단면형상이 원형으로 형성된다. 그러나, 이는 일례일 뿐 경우에 따라 발전부(110), 마개부(120), 충전부(130) 및 발광부(150)의 단면형상은 비원형, 즉 사각형과 같은 다각형으로 형성될 수도 있다.
마개부(120)의 하부에 충전부(130)의 마개결합부(133)를 삽입하고, 제2암나사(121a)와 제2수나사(133a)를 서로 나사결합시킨다. 그리고, 충전부(130) 하부의 하부함몰곡면(136)으로 발광부(150)의 상부볼록면(152)을 삽입시킨 후, 결합스커트(136a)를 스커트걸림홈(151a)에 삽입하여 걸림결합시킨다. 이 때, 전원플러그(153)를 전원단자(137a)에 삽입한 후 결합한다.
여기서, 발광부(150)는 사용자가 자전거(10)를 주행하며 발광부(150)를 사용하고자 할 때만 충전부(130)에 결합시켜 사용한다. 즉, 발광부(150)의 불빛이 필요없는 경우에는 발광부(150)는 결합시키지 않고 사용할 수 있다.
이렇게 조립이 완료된 자전거 비상 전원장치(100)는 발전부(110), 마개부(120), 충전부(130) 및 발광부(150)가 위에서 아래로 모두 암수의 형태로 결합되어 외부의 빗물이 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있다.
조립이 완료된 자전거 비상 전원장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 고정프레임(20)을 이용해 자전거(10)에 결합된다. 이 때, 발전부(110)의 회전롤러(112)가 자전거(10)의 바퀴(11) 표면에 접촉되도록 결합된다.
사용자가 페달(13)을 회전시켜 자전거(10)를 주행하면, 바퀴(11)가 회전하고, 바퀴(11)에 접촉된 회전롤러(112)가 회전한다. 회전롤러(112)에 고정된 회전축(113)이 발전케이싱(111) 내부에서 회전하면 회전축(113)에 결합된 영구자석(114)도 함께 회전된다. 이 때, 영구자석(114)과 이격되게 배치된 코일(115)로 전류가 유도된다. 코일(115)에 유도된 전류는 상부전극(116)과 하부전극(127)을 거쳐 충전지(140)에 저장된다.
야간에 자전거(10)를 주행하기 위해 사용자가 발광소자(155)의 발광커버(157)를 가압하면, 충전지(140)로부터 단자접촉전극(138), 전원단자(137a) 및 전원플러그(153)를 거쳐 발광소자(155)로 전원이 공급된다.
한편, 본 발명의 자전거 비상 전원장치(100)는 사용목적에 따라 발전부(110)와 분리되어 사용이 가능하다. 즉, 자전거(10)를 주행하며 어둠을 밝혀야 할 경우 도 1에 도시된 바와 같이 발전부(110), 마개부(120), 충전부(130) 및 발광부(150)를 모두 결합하여 사용한다. 이에 의해 충전지(140)에 전원을 충전하면서 동시에 발광부(150)에서 전원을 소모하게 된다.
자전거(10)를 주행하지 않는 상태에서 발광부(150)를 사용하고자 하는 경우에는 도 5에 도시된 바와 같이 충전부(130)와 발광부(150) 및 마개부(120)를 발전부(110)로부터 분리하여 사용할 수 있다. 발광부(150)가 상부로 가도록 뒤집은 상태로 배치하면, 발광부(150)를 독립된 램프로 사용할 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이 마개부(120)와 충전부(130)만 결합된 상태에서 충전부(130)를 뒤집어 전원단자(137a)에 외부기기(A)의 전원플러그(B)를 결합시켜 사용할 수 있다. 외부기기(A)는 도시된 바와 같이 휴대폰과 같은 이동기기, 라디오, 오디오 등과 같은 소형 가전기기들일 수 있다. 즉, 북한에서 각 가정으로 전원 공급이 되지 않는 비상상황에서도 충전부(130)의 충전지(140)에 충전된 전원을 이용해 일상생활의 가전기기들을 사용할 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이 충전지(140)만 충전부(130)로부터 분리하여 가전기기(R)에 직접 결합하여 사용할 수도 있다. 가전기기(R) 내부에 충전지(140)를 수용할 수 있는 공간(b)이 있는 경우 충전지(140)를 직접 결합하여 사용하고, 충전지(140) 수용공간(b)이 없는 경우 도 6에 도시된 바와 같이 전원플러그(B)를 충전부(130)에 결합시켜 사용할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 자전거 비상 전원장치는 자전거의 주행시에 발생되는 전원을 충전지에 충전하고, 충전된 전원을 발광부의 발광에 사용할 수 있다. 이에 따라 북한주민 교통수단인 자전거를 주행하며 독립적으로 전원을 생산할 수 있고, 생산된 전원을 충전할 수도 있게 된다.
또한, 충전부와 발광부가 발전부로부터 독립적으로 분리되므로, 비상시 별도의 램프로 사용할수도 있다.
또한, 충전부만 분리하여 소형가전기기의 전원플러그를 직접 연결하여 전원을 공급하여 사용할 수도 있다.
이에 의해 전원이 부족한 북한에서 가정으로 전원공급이 되지 않는 비상상황에서 촛불 대신 발광부로 불을 밝힐 수도 있고, 라디오에 전원을 공급하여 현재 외부 상황이 어떠한지 알수도 있다. 또한, 일상생활에서도 라디오를 사용하여 대외 상황에 대해 북한주민이 인지할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 자전거 비상 전원장치는 상호 결합시 암수구조를 가져 외부의 빗물이 내부로 유입되는 것을 차단한다. 이에 의해 누전의 위험없이 장기간 안정적으로 사용할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 자전거 비상 전원장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
100 : 자전거 비상 전원장치 110 : 발전부
111 : 발전케이싱 111a : 제1암나사
112 : 회전롤러 113 : 회전축
114 : 영구자석 115 : 코일
116 : 상부전극 120 : 마개부
121 : 마개본체 121a : 제2암나사
123 : 상부결합면 123a : 제1수나사
126 : 회전축수용홈 127 : 하부전극
130 : 충전부 131 : 충전케이싱
133 : 마개결합부 133a : 제2수나사
134 : 탄성부재 135 : 충전지수용공간
136 : 하부함몰곡면 136a : 결합스커트
137 : 전원단자결합부재 137a : 전원단자
138 : 단자접촉전극 140 : 충전지
150 : 발광부 151 : 발광케이싱
151a : 스커트걸림홈 152 : 상부볼록면
153 : 전원플러그 155 : 발광소자
157 : 발광커버

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 자전거 바퀴에 결합되어 비상 전원을 생성하는 자전거 비상 전원장치에 있어서,
    상기 자전거 바퀴의 회전에 의해 전원을 생성하는 발전부(110)와;
    상기 발전부에 의해 생성된 전원을 충전지에 충전하는 충전부(130)와;
    상기 발전부와 상기 충전부 사이에 구비되어 상기 전원을 상기 충전부로 공급하는 마개부(120)와;
    상기 충전부의 하부에 구비되며, 상기 충전지에 충전된 전원을 공급받아 발광하는 발광소자를 구비하는 발광부(150)를 포함하고,

    상기 발전부(110)는,
    상기 자전거 바퀴에 고정프레임을 통해 고정되는 발전케이싱(111)과;
    상기 발전케이싱의 상부에 구비되며, 상기 바퀴와 접촉되며 회전하는 회전롤러(112)와;
    상부는 상기 회전롤러와 결합되며 하부는 상기 발전케이싱을 관통하여 상기 마개부에 회전가능하게 결합되는 회전축(113)과;
    상기 회전축의 외주면에 결합되어 상기 회전축과 함께 회전되는 영구자석(114)과;
    상기 발전케이싱의 내벽면에 고정되며 상기 영구자석의 회전에 의해 전류가 유도되는 코일(115)과;
    상기 발전케이싱의 바닥면을 통해 외부로 일정길이 돌출되며 상기 코일과 전기적으로 연결된 상부전극(116);을 포함하고,

    상기 마개부(120)는,
    상기 발전케이싱의 하부에 착탈가능하게 결합되며, 상면에 상기 회전축의 하부가 회전가능하게 결합되는 회전축수용홈이 형성된 마개본체(121)와;
    상기 상부전극에 대응되는 위치에 상기 마개본체의 상면으로부터 바닥면까지 연장되게 매립형성되며, 상기 상부전극과 전기적으로 접촉되는 하부전극(127)을 포함하고,

    상기 발전케이싱의 하부와 상기 마개부의 상부는 각각 함몰 및 돌출된 암수형상으로 삽입결합되고,
    상기 발전케이싱의 하부와 상기 마개부의 상부 결합영역은 나사결합되고,

    상기 충전부(130)는,
    내부에 충전지수용공간이 형성되며 상부가 개방된 충전케이싱(131)과;
    상기 충전케이싱의 바닥면에 구비되어 상기 충전지의 전원을 외부로 공급하는 전원단자(137a)와;
    상기 충전지수용공간의 바닥면에 결합되어 충전지를 탄성적으로 지지하는 탄성부재(134)와;
    상기 충전지수용공간의 바닥면에 결합되며 상기 전원단자와 전기적으로 연결되어 상기 충전지의 전원을 상기 전원단자로 공급하는 단자접촉전극(138)을 포함하고,

    상기 상부전극과 상기 하부전극은 링형태로 형성되고,
    상기 충전부는 단면이 원형으로 형성되며, 상기 충전지수용공간 내에 복수개의 충전지가 상기 하부전극을 따라 링형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 자전거 비상 전원장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 충전케이싱의 바닥면은 반구형상으로 함몰형성된 하부함몰곡면(136)이 구비되고,
    상기 전원단자(137a)는 상기 하부함몰곡면의 가운데 영역에 구비되는 것을 특징으로 하는 자전거 비상 전원장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 마개본체(121)의 하부와 상기 충전케이싱(131)의 상부 외주연은 각각 함몰 및 돌출된 암수형상으로 삽입결합되고,
    상기 마개본체(121)의 하부와 상기 충전케이싱(131)의 상부 외주연의 결합면은 나사결합되는 것을 특징으로 하는 자전거 비상 전원장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 발광부(150)는,
    상기 충전부(130)의 하부에 구비되며 발광소자수용공간이 형성된 발광케이싱(151)과;
    상기 발광케이싱의 상부에 구비되어 상기 전원단자에 삽입되는 전원플러그(153)와;
    상기 발광소자수용공간에 수용되며 상기 전원플러그와 전기적으로 연결되는 발광소자(155)와;
    상기 발광소자수용공간을 커버하며 상기 발광소자에서 발생된 광을 외부로 투과하는 발광커버(157)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거 비상 전원장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 발광케이싱(151)의 상부는 상기 하부함몰곡면에 대응되게 상방향으로 볼록하게 형성되어 상기 하부함몰곡면 내부로 삽입되는 상부볼록면이 형성되고, 상기 전원플러그(153)는 상기 상부볼록면의 가운데에 배치되는 것을 특징으로 하는 자전거 비상 전원장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 전원단자(137a)와 상기 전원플러그(153)는 USB단자와 USB 커넥터로 구비되는 것을 특징으로 하는 자전거 비상 전원장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 발광커버(157)는 외력에 의해 상기 발광케이싱의 판면에 상하로 승강가능하게 구비되며,
    상기 발광커버의 승강에 따라 상기 충전지로부터 상기 발광소자로의 전원공급이 단속되는 것을 특징으로 하는 자전거 비상 전원장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 하부함몰곡면의 외주연을 따라 반경방향 내측으로 일정 길이 연장된 결합스커트(136a)가 형성되고,
    상기 발광케이싱의 측면에는 외주연을 따라 상기 결합스커트가 걸림결합되는 스커트걸림홀(151a)이 일정 깊이 함몰 형성되는 것을 특징으로 하는 자전거 비상 전원장치.
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