KR101742649B1 - 자가발전 충전기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 일 실시예는 비상 시에 필요한 전원을 충전하여 다른 전기·전자기기를 사용할 수 있도록 함과 동시에 비상 재난 시에 유용한 기능을 제공할 수 있는 휴대가 간편한 자가발전 충전기에 관한 것이다.

Description

자가발전 충전기{Charger Capable of Generating Electric Energy}

본 발명의 실시예들은 자가발전 충전기에 관한 것이다.

이하에 기술되는 내용은 단순히 본 발명에 따른 일 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.

발전시설에서 생산된 전기 에너지는 전력선을 경유하여 가정용 및 산업용 장치나 제품에 공급되어 에너지원으로 사용되고 있지만, 소규모 가전제품이나 생활용품과 같이 휴대성이 요구되는 대부분의 제품은 1차 전지나 2차 전지와 같은 배터리를 전원으로 사용하고 있다.

사물인터넷(internet of things; IoT) 기기, 전자가격표시기(electronic shelf label; ESL), 웨어러블 디바이스(wearable device), 모바일 기기 등과 같이 널리 보급되어 사용 중인 전기·전자기기들은 점차 소형화되고 있고, 이러한 전기·전자기기를 위한 전력 공급원으로도 휴대용 배터리가 주로 사용된다.

전기·전자기기가 소형화됨에 따라 전체 시스템에서 배터리가 차지하는 비중은 점차 커지고 있지만, 배터리의 재료가 가지고 있는 기술적 한계 때문에 배터리의 효율성 향상 및 소형화는 이러한 추세를 따라가지 못하고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 한 방법으로 대용량 보조 배터리의 사용을 들 수 있다. 대용량 보조 배터리는 지갑, 가방 등에 휴대되어 전원 공급이 필요한 기기를 충전할 수 있다. 하지만, 이 또한 배터리를 충전하기 위한 또 다른 배터리로서 장거리 또는 장시간 여행을 하는 경우에는 사용되기 어렵다.

전기·전자기기에 전원을 공급하기 위한 다른 한 방편으로 다양한 형태의 자가발전 장치가 개발되어 비상시에 필요한 전원을 공급한다. 하지만, 이러한 장치의 대부분은 트레드밀(treadmill), 페달 등의 형태를 띠고 있어 한 장소에 고정 설치된다는 단점이 있다.

따라서, 비상 시에 필요한 전원을 충전하여 다른 전기·전자기기를 사용할 수 있도록 함과 동시에 비상용 조명, 비상용 라디오와 같은 비상 재난 시에 사용할 수 있는 기능을 제공할 수 있는 휴대가 간편한 장치가 필요하다.

본 발명에 따른 일 실시예는 비상 시에 필요한 전원을 충전하여 다른 전기·전자기기를 사용할 수 있도록 함과 동시에 비상 재난 시에 유용한 기능을 제공할 수 있는 휴대가 간편한 자가발전 충전기를 제공하는 데에 주된 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 원통 형상의 구조를 가지며, 상기 원통 형상의 내측 중앙에 배치되어 와이어의 일단과 연결되는 풀리(pulley), 상기 풀리의 중심을 기준으로 상면과 하면으로 이어지는 하나의 축을 형성하는 회전축, 상기 회전축의 일단에 연결되어 상기 풀리로부터 발생하는 회전력으로 전기 에너지를 생성하는 발전부 및 상기 회전축의 타단과 연결되고, 상기 발전부와 전기적으로 연결되어 상기 전기 에너지를 저장하는 배터리부를 상기 원통 형상의 내측에 배치하는 바디부; 상기 배터리부와 전기적으로 연결되며, 상기 바디부의 외측에 형성되어 상기 전기 에너지를 외부로 공급하는 전원 출력부; 상기 와이어가 인입 및 인출되는 장공(slit)을 포함하고, 상기 바디부의 외측 상에 상기 풀리가 배치된 위치와 대응되는 위치에서 상기 바디부의 접선 방향으로 제 1 길이를 갖도록 형성된 한 모서리, 상기 모서리에 단부에서 상기 바디부의 중심을 향해 제 2 길이를 갖도록 형성된 나머지 한 모서리 및 상기 바디부의 호로 만들어진 형상을 갖도록 돌출되어 형성되어 상기 풀리에 감겨있는 상기 와이어가 상기 장공을 통해 상기 풀리로부터 원활하게 풀릴 수 있도록 하는 돌출부; 직사각형 형상의 구조를 가지며, 외부 일측면이 상기 와이어의 타단과 연결되며, 상기 돌출부의 일측면과 밀착되거나 분리되는 손잡이부; 및 면 형상의 구조를 가지며, 상기 풀리와 상기 손잡이부를 연결하는 상기 와이어로 이루어진 와이어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전 충전기를 제공한다.
상기 바디부는, 상기 원통 형상의 구조 상에서 판 형상을 이루는 상면과 하면을 포함하며, 상기 상면의 내측에는 상기 발전부 및 상기 배터리부와 전기적으로 연결되어 상기 발전부와 상기 배터리부의 동작을 제어하는 중앙회로부를 형성하며, 상기 상면의 외측에는 상기 중앙회로부와 전기적으로 연결되어 외부로부터 전원을 공급받을 수 있도록 하는 전원 입력부, 상기 중앙회로부 및 상기 배터리부와 전기적으로 연결되고, 상기 전기 에너지를 외부로 공급하도록 하는 전원 출력부, 상기 중앙회로부와 전기적으로 연결되어 조명부를 온/오프시키는 조명 전원 스위치, 상기 중앙회로부와 전기적으로 연결되어 스피커부를 온/오프시키는 스피커 전원 스위치 및 상기 중앙회로부와 전기적으로 연결되어 상기 스피커부에서 출력되는 음량을 조절하도록 하는 스피커 음량 조절부 중 적어도 하나를 형성하는 것을 특징으로 한다.

삭제

상기 하면의 외측에는, 조명 회로부와 연결되어 상기 조명 전원 스위치의 동작에 의해 온/오프되는 상기 조명부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 돌출부는, 상기 바디부의 외측 상에 상기 풀리가 배치된 위치와 대응되는 위치에서 상기 바디부의 접선 방향으로 제 1 길이를 갖도록 형성된 한 모서리, 상기 모서리에 단부에서 상기 바디부의 중심을 향해 제 2 길이를 갖도록 형성된 나머지 한 모서리 및 상기 바디부의 호로 만들어진 형상을 갖도록 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 손잡이부는, 'D'자 형상의 구조를 가지며, 상기 바디부와 인접하는 내면; 및 상기 내면의 반대쪽에 형성된 외면을 포함하며, 상기 내면의 곡률 반경(radius of curvature)은 상기 바디부의 원통 형상 구조의 외부 곡률 반경과 동일한 것을 특징으로 한다.

상기 손잡이부는, 상기 바디부와 자기력에 의해 결합될 수 있도록 상기 내면의 상단 및 하단에 자석부를 포함하며, 상기 바디부 내측에서 상기 자석부에 대응되는 위치에 상기 자석부와 서로 다른 극성을 갖는 바디 자석부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 손잡이부는, 'D'자 형상의 구조 중 '⊃'의 구조상에 기 설정된 손가락 개수만큼의 곡선부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 바디부는, 상기 바디부의 내부에 삽입고정되어 상기 회전축이 원활하게 회전할 수 있도록 상기 회전축을 지지하는 환형의 제 1 베어링부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 바디부는, 상기 원통 형상의 내측에 상기 회전축의 회전비(rotation ratio)를 향상시키기 위해 상기 풀리가 연결된 회전축과 회전 중심이 다르며 일단이 상기 발전부와 연결된 발전 회전축, 상기 발전 회전축의 일단에 형성된 발전부 기어 및 상기 발전부 기어와 치합되어 상기 풀리의 회전력을 상기 발전 회전축으로 전달하는 풀리 기어를 추가로 배치하는 것을 특징으로 하는 자가발전 충전기.

상기 바디부는, 상기 발전부 기어와 상기 발전부 사이의 한 위치에 삽입고정되어 상기 회전축이 원활하게 회전할 수 있도록 상기 회전축을 지지하는 환형의 제 2 베어링부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 베어링부 및 상기 제 2 베어링부는, 니들(needle) 베어링인 것을 특징으로 한다.

상기 바디부는, 상기 원통 형상의 내측에 상기 회전축의 회전비를 향상시키기 위해, 상기 풀리가 연결된 회전축과 회전 중심이 다르며 일단이 상기 발전부와 연결된 복수의 발전 회전축, 상기 복수의 발전 회전축 각각의 일단에 형성된 발전부 기어 및 상기 발전부 기어와 치합되어 상기 풀리의 회전력을 상기 발전 회전축으로 전달하는 풀리 기어를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 바디부는, 상기 복수의 발전 회전축이 원활하게 회전할 수 있도록 상기 복수의 발전 회전축을 지지하는 복수의 베어링부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 발전 회전축은, 동일한 방향으로 회전하는 것을 특징으로 한다.

상기 바디부는, 상기 원통 형상의 구조 내측에 외부 장치로부터의 음향 데이터를 유선 또는 무선으로 수신하는 근거리 통신 모듈부를 배치하고, 상기 원통 형상의 구조 외측의 상기 손잡이가 형성되는 반대편에 상기 근거리 통신 모듈로부터 수신된 상기 음향 데이터를 외부로 출력하는 스피커부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 손잡이부는, 상기 돌출부와 상기 바디부가 위치하는 바닥을 지지하여 상기 스피커부를 고정시켜 일정한 방향을 향하도록 하는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 원통 형상의 구조를 가지며, 상기 원통 형상의 내측 중앙에 배치되어 한 쌍의 와이어 각각의 일단과 연결되는 한 쌍의 풀리(pulley), 상기 한 쌍의 풀리의 중심을 기준으로 상면과 하면으로 이어지는 하나의 축을 형성하는 회전축, 상기 회전축의 일단에 연결되어 상기 한 쌍의 풀리로부터 발생하는 회전력으로 전기 에너지를 생성하는 발전부 및 상기 회전축의 타단과 연결되고, 상기 발전부와 전기적으로 연결되어 상기 전기 에너지를 저장하는 배터리부를 상기 원통 형상의 내측에 배치하는 바디부; 상기 배터리부와 전기적으로 연결되며, 상기 바디부의 외측에 형성되어 상기 전기 에너지를 외부로 공급하는 전원 출력부; 상기 한 쌍의 와이어가 인입 및 인출되는 한 쌍의 장공을 포함하여, 상기 바디부의 외측 상에 상기 풀리가 배치된 위치와 대응되는 위치에서 상기 바디부의 접선 방향으로 제 1 길이를 갖도록 형성된 한 모서리, 상기 모서리에 단부에서 상기 바디부의 중심을 향해 제 2 길이를 갖도록 형성된 나머지 한 모서리 및 상기 바디부의 호로 만들어진 형상을 갖도록 돌출되어 형성되어, 상기 한 쌍의 풀리에 감겨있는 상기 한 쌍의 와이어가 상기 한 쌍의 장공을 통해 상기 한 쌍의 풀리로부터 원활하게 풀릴 수 있도록 하는 돌출부; 직사각형 형상의 구조를 가지며, 외부 일측면이 상기 한 쌍의 와이어 각각의 타단과 연결되며, 상기 돌출부의 일측면과 밀착되거나 분리되는 손잡이부; 및 면 형상의 구조를 가지며, 상기 한 쌍의 풀리와 상기 손잡이부를 연결하는 상기 한 쌍의 와이어로 이루어진 와이어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전 충전기를 제공한다.

상기 바디부는, 상기 한 쌍의 와이어에 인가되는 힘이 다를 때, 상기 한 쌍의 와이어에 의해 회전하는 서로 다른 두 회전축의 각속도(angular velocity)를 일정하게 유지하기 위한 축결합부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 축결합부는, 상기 서로 다른 두 회전축 각각의 일단에 형성된 하나씩의 사이드 기어, 하나의 피니언 샤프트(pinion shaft), 상기 피니언 샤프트에 형성된 두 개의 피니언 기어 및 차동기어 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 축결합부는, 상기 서로 다른 두 회전축의 사이의 회전 각도 차이가 0°에서 90°까지인 것을 허용할 수 있는 샤프트 커플러인 것을 특징으로 한다.

제 20 항에 있어서, 상기 샤프트 커플러는, 스프링의 탄성을 이용하거나, 합성수지의 탄성을 이용하거나, 나선형의 간극을 형성함으로써 발생하는 탄성을 이용하는 것을 특징으로 한다.

상기 손잡이부는, 상기 한 쌍의 와이어에 인가되는 힘이 다를 때, 상기 한 쌍의 와이어에 의해 회전하는 서로 다른 두 회전축의 각속도를 일정하게 유지하기 위해, 상기 한 쌍의 와이어를 이어서 원활하게 통과시키는 와이어 통로를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 손잡이부는, 상기 와이어 통로의 양단 모서리에 회전하면서 상기 한 쌍의 와이어를 지지하는 와이어 가이드를 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전 충전기는 비상 시에 필요한 전원을 충전하여 다른 전기·전자기기를 사용할 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전 충전기는 1차 전지 또는 2차 전지를 구할 수 없는 상황에서도 조명등, 라디오 등의 비상 기능을 사용할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용 중인 자가발전 충전기를 도시한다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 미사용 중인 자가발전 충전기를 도시한다.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전 충전기의 하면을 도시한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용 중인 손잡이부가 두 개인 자가발전 충전기를 도시한다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 미사용 중인 손잡이부가 두 개인 자가발전 충전기를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전 충전기의 손잡이부 내면을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어가 두 개인 자가발전 충전기를 도시한다.
도 5는 도 1a에 도시한 자가발전 충전기의 내부 구성도이다.
도 6은 도 1a에 도시한 자가발전 충전기의 분해 사시도이다.
도 7은 도 4에 도시한 자가발전 충전기의 내부 구성도이다.
도 8은 도 4에 도시한 자가발전 충전기의 분해 사시도이다.
도 9a, 도 9b, 도 9c 및 도 9d는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어가 두 개인 자가발전 충전기에 포함된 축결합부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 하나 및 두 개의 발전부를 갖는 고회전비 자가발전 충전기의 내부 구성도이다.
도 11a 및 도 11b는 도 10a 및 도 10b에 도시한 고회전비 자가발전 충전기의 분해 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전 충전기를 이용한 충전 환경을 나타낸 도면이다.
도 13a 및 도 13b는 도 1a에 도시한 자가발전 충전기를 무선 스피커로 이용하는 경우의 후면 및 전면을 각각 도시한다.
도 14는 도 1a에 도시한 자가발전 충전기를 이용하여 발전하는 모습을 도시한다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 일 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 일 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명에 따른 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서 제 1, 제 2, ⅰ), ⅱ), a), b) 등의 부호를 사용할 수 있다. 이러한 부호는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 부호에 의해 해당 구성요소의 본질 또는 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 또는 '구비'한다고 할 때, 이는 명시적으로 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전 충전기를 설명하면 다음과 같다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용 중인 자가발전 충전기를 도시한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전 충전기는 한 손으로 원통 형상의 몸체를 쥐고, 다른 한 손으로 와이어를 잡아 당겨서 와이어가 감겨있는 회전축에서 발생하는 회전력을 이용하여 전기 에너지를 발생시킨다.

도 1a를 참조하면, 자가발전 충전기는 바디부(110), 손잡이부(120), 와이어부(130) 및 돌출부(140)를 포함한다.

원통 형상의 바디부(110)는 내부에 전기 에너지 생산 및 충전을 위한 구성요소들을 포함하며, 외부에는 전원 출력부(150), 전원 입력부(160), 조명 전원 스위치(170), 스피커 음량 조절부(192) 및 스피커 전원 스위치(194)를 포함하는 상면(A)과 조명부(180)가 형성되어 있는 하면(B)을 포함한다.

'D' 형상의 손잡이부(120)는 사람이 손에 쥐기 쉽도록 엄지 손가락을 제외한 네 개의 손가락이 밀착될 수 있는 손가락 두 번째 마디 및 세 번째 마디의 형상과 유사한 굴곡을 갖는 네 개의 곡선부를 포함한다.

손잡이부(120)의 일측면은 와이어부(130)와 연결되어 손잡이부(120)가 당겨지면 바디부(130) 내부에 감겨있는 와이어부(130)가 바디부(130)로부터 인출될 수 있다.

와이어부(130)는 줄자와 같은 면 형상으로 제작된 와이어를 포함한다. 와이어의 일단은 손잡이부(120)와 연결되고 나머지 일단은 바디부(130) 내부의 풀리(pulley)에 연결된다. 와이어는 휘어질 수 있는 금속물질 또는 사람의 힘으로는 끊어지지 않는 강도를 지닌 합성수지 등의 재료로 형성될 수 있다.

돌출부(140)는 바디부(110)와 일체로 형성되고, 와이어가 인입 또는 인출되는 장공(slit)을 포함한다. 바디부(110)의 상면(A)이 위치한 곳에서 돌출부(110)를 바라보면, 돌출부(140)는 바디부(110)의 외측 상의 한 지점에서 바디부(110)의 접선 방향으로 제 1 길이를 갖도록 형성된 한 모서리, 이 모서리에 단부에서 바디부(110)의 중심을 향해 제 2 길이를 갖도록 형성된 나머지 한 모서리 및 바디부(110)의 둘레에 있는 일정 길이의 호로 만들어진 대략 삼각형의 형상이다.

돌출부(140)는 와이어가 원활하게 인입 또는 인출될 수 있도록 와이어를 안내하는 역할을 한다. 또한, 돌출부(140)는 자가발전 충전기를 사용하지 않을 때, 손잡이부(120)가 위치되는 지점을 지시하는 역할도 한다.

돌출부(140)의 제 2 길이는 손잡이부(120)가 바디부(110)에 밀착되어 있을 때의 손잡이부(120)의 높이와 같도록 형성된다. 또한, 바디부(110)의 상면(A)과 하면(B)을 잇는 축방향으로의 돌출부(140)의 길이는 손잡이부(120)의 길이와 같도록 형성된다.

도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 미사용 중인 자가발전 충전기를 도시한다.

자가발전 충전기를 사용하지 않거나, 휴대하여 운반 중에 있는 경우, 손잡이부(120)는 바디부(110) 및 돌출부(140)와 밀착하도록 위치된다.

바디부(110)의 외면과 접하는 손잡이부(120)의 내면의 곡률 반경(radius of curvature)은 바디부(110)의 곡률 반경과 일치하도록 형성된다. 바디부(110)의 곡률 반경과 손잡이부(120) 내면의 곡률 반경을 일치시킴으로써 손잡이부(120)가 바디부(110)에 밀착될 수 있고, 이에 따라 자가발전 충전기의 심미성 및 휴대성이 향상된다.

또한, 와이어와 연결된 손잡이부(120)의 일측면은 와이어가 인입 또는 인출되는 장공이 형성된 돌출부(140)의 일측면과 밀착될 수 있도록 형성된다.

도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전 충전기의 하면을 도시한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전 충전기의 하면(B)에는 LED(light-emitting diode), 렌즈 및 반사면을 포함하는 조명부(180)가 형성된다.

조명부(180)를 자가발전 충전기에 일체화시킴으로써, 외부 전원이 없거나 배터리가 방전된 상태에서도 조명부(180)를 사용할 수 있다는 장점이 있다.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용 중인 손잡이부가 두 개인 자가발전 충전기를 도시한다.

이 자가발전 충전기는 자가발전 충전기를 지지대에 고정시켜 사용할 수 있는 경우에 유용하다.

자가발전 충전기는 바디부(110), 한 쌍의 손잡이부(120), 한 쌍의 와이어부(130) 및 한 쌍의 돌출부(140)를 포함한다.

원통 형상의 바디부(110)는 내부에 전기 에너지 생산 및 충전을 위한 구성요소들을 포함하며, 외부에는 전원 출력부(150), 전원 입력부(160), 조명 전원 스위치(170), 스피커 음량 조절부(192) 및 스피커 전원 스위치(194)를 포함하는 상면(A)과 조명부(180)가 형성되어 있는 하면(B)을 포함한다.

'D' 형상으로 형성된 한 쌍의 손잡이부(120) 각각은 사람이 손에 쥐기 쉽도록 엄지 손가락을 제외한 네 개의 손가락이 밀착될 수 있는 손가락 두 번째 마디 및 세 번째 마디의 형상과 유사한 굴곡을 갖는 네 개의 곡선부를 포함한다.

한 쌍의 손잡이부(120) 각각의 일측면은 각각의 와이어부(130)와 연결되어 있어, 손잡이부(120)가 당겨지면 바디부(130) 내부에 감겨있는 와이어부(130)가 바디부(130)로부터 인출될 수 있다.

한 쌍의 와이어부(130) 각각은 줄자와 같은 면 형상으로 제작된 와이어를 포함한다. 각 와이어의 일단은 손잡이부(120)와 연결되고 나머지 일단은 바디부(130) 내부의 풀리에 연결된다.

와이어는 휘어질 수 있는 금속물질 또는 사람의 힘으로는 끊어지지 않는 강도를 지닌 합성수지 등의 재료로 형성될 수 있다.

한 쌍의 돌출부(140) 각각은 바디부(110)와 일체로 형성되고, 와이어가 인입 또는 인출되는 장공을 포함한다. 바디부(110)의 상면(A)이 위치한 곳에서 하나의 돌출부(110)를 바라보면, 돌출부(140)는 바디부(110)의 외측 상의 한 지점에서 바디부(110)의 접선 방향으로 제 1 길이를 갖도록 형성된 한 모서리, 이 모서리에 단부에서 바디부(110)의 중심을 향해 제 2 길이를 갖도록 형성된 나머지 한 모서리 및 바디부(110)의 둘레에 있는 일정 길이의 호로 만들어진 대략 삼각형의 형상이다.

돌출부(140)는 와이어가 원활하게 인입 또는 인출될 수 있도록 와이어를 안내하는 역할을 한다. 또한, 돌출부(140)는 자가발전 충전기를 사용하지 않을 때, 손잡이부(120)가 위치되는 지점을 지시하는 역할도 한다.

돌출부(140)의 제 2 길이는 손잡이부(120)가 바디부(110)에 밀착되어 있을 때의 손잡이부(120)의 높이와 같도록 형성된다. 또한, 바디부(110)의 상면(A)과 하면(B)을 잇는 축방향으로의 돌출부(140)의 길이는 손잡이부(120)의 길이와 같도록 형성된다.

한 쌍의 돌출부(140) 각각은 원통 형상의 바디부(110)에 접하면서 가장 멀리 위치하도록 형성된다. 바꿔 말하면, 상면(A)의 상방에서 바라봤을 때, 바디부(110) 상면(A)이 형성하는 원의 중심을 지나는 직선과 원이 만나는 두 점에 한 쌍의 돌출부(140) 각각이 위치한다.

도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전하지 않을 때의 손잡이부가 두 개인 자가발전 충전기를 도시한다.

자가발전 충전기를 사용하지 않거나, 휴대하여 운반 중에 있는 경우, 한 쌍의 손잡이부(120)는 바디부(110) 및 한 쌍의 돌출부(140)와 밀착하도록 위치된다.

바디부(110)의 외면과 접하는 손잡이부(120)의 내면의 곡률 반경(radius of curvature)은 바디부(110)의 곡률 반경과 일치하도록 형성된다. 바디부(110)의 곡률 반경과 손잡이부(120) 내면의 곡률 반경을 일치시킴으로써 손잡이부(120)가 바디부(110)에 밀착될 수 있고, 이에 따라 자가발전 충전기의 심미성 및 휴대성이 향상된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전 충전기의 손잡이부 내면을 도시한다.

'D' 형상의 손잡이부(120)는 손잡이부(120)의 내면 상단 및 하단에 자석부(122, 124) 및 손잡이부(120)의 자석부(122, 124)에 대응되는 위치에 바디부(110) 내측에서 형성된 바디 자석부(미도시)를 포함하여, 손잡이부(120)가 바디부(110)에 밀착될 때, 손잡이부(120)가 바디부(110)에 부착되도록 한다. 손잡이부(120)의 내면에 형성되는 자석부(122, 124)와 바디부(110)에 형성되는 바디 자석부(미도시)는 서로 다른 극성을 갖는다.

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어가 두 개인 자가발전 충전기를 도시한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 와이어가 두 개인 자가발전 충전기는 전술한 와이어가 하나인 자가발전 충전기와 동일하게 바디부(110), 손잡이부(120), 와이어부(130) 및 돌출부(140)를 포함한다. 와이어가 하나인 자가발전 충전기와의 차이점은 두 개의 와이어를 형성함으로써, 서로 다른 두 개의 발전부를 형성할 수 있고, 하나의 발전부를 형성하더라도 손잡이부(120)를 당김으로써 발생하는 힘을 더욱 효율적으로 회전축에 전달할 수 있다는 것이다.

원통 형상의 바디부(110)는 내부에 전기 에너지 생산 및 충전을 위한 구성요소들을 포함하며, 외부에는 전원 출력부(150), 전원 입력부(160), 조명 전원 스위치(170), 스피커 음량 조절부(192) 및 스피커 전원 스위치(194)를 포함하는 상면(A)과 조명부(180)가 형성되어 있는 하면(B)을 포함한다.

'D' 형상의 손잡이부(120)는 사람이 손에 쥐기 쉽도록 엄지 손가락을 제외한 네 개의 손가락이 밀착될 수 있는 손가락 두 번째 마디 및 세 번째 마디의 형상과 유사한 굴곡을 갖는 네 개의 곡선부를 포함한다.

손잡이부(120)의 일측면은 와이어부(130)와 연결되어 있어 손잡이부(120)가 당겨지면 바디부(130) 내부에 감겨있는 와이어가 바디부(130)로부터 인출될 수 있다.

와이어부(130)는 줄자와 같은 면 형상으로 제작된 두 개의 와이어를 포함한다. 제 1 와이어의 일단은 손잡이부(120)의 일측면 상단과 연결되고, 나머지 한 와이어인 제 2 와이어의 일단은 제 1 와이어가 연결된 면과 같은 면의 하단에 연결된다.

제 1 와이어의 타단은 바디부(130) 내부의 제 1 풀리에 연결되며, 제 2 와이어의 타단은 바디부(130) 내부의 제 2 풀리에 연결된다. 와이어는 휘어질 수 있는 금속물질 또는 사람의 힘으로는 끊어지지 않는 강도를 지닌 합성수지 등의 재료로 형성된다.

돌출부(140)는 바디부(110)와 일체로 형성되고, 와이어가 인입 또는 인출되는 장공(slit)을 포함한다. 바디부(110)의 상면(A)이 위치한 곳에서 돌출부(110)를 바라보면, 돌출부(140)는 바디부(110)의 외측 상의 한 지점에서 바디부(110)의 접선 방향으로 제 1 길이를 갖도록 형성된 한 모서리, 이 모서리에 단부에서 바디부(110)의 중심을 향해 제 2 길이를 갖도록 형성된 나머지 한 모서리 및 바디부(110)의 둘레에 있는 일정 길이의 호로 만들어진 대략 삼각형의 형상이다.

돌출부(140)는 와이어가 원활하게 인입 또는 인출될 수 있도록 와이어를 안내하는 역할을 한다. 또한, 돌출부(140)는 자가발전 충전기를 사용하지 않을 때, 손잡이부(120)가 위치되는 지점을 지시하는 역할도 한다.

돌출부(140)의 제 2 길이는 손잡이부(120)가 바디부(110)에 밀착되어 있을 때의 손잡이부(120)의 높이와 같도록 형성된다. 또한, 바디부(110)의 상면(A)과 하면(B)을 잇는 축방향으로의 돌출부(140)의 길이는 손잡이부(120)의 길이와 같도록 형성된다.

도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어가 두 개인 자가발전 충전기의 손잡이부의 내면을 도시한다.

'D' 형상의 손잡이부(120)는 손잡이부(120)의 내면 상단 및 하단에 자석부(122, 124) 및 손잡이부(120)의 자석부(122, 124)에 대응되는 위치에 바디부(110) 내측에서 형성된 바디 자석부(미도시)를 포함하여, 손잡이부(120)가 바디부(110)에 밀착될 때, 손잡이부(120)가 바디부(110)에 부착되도록 한다. 손잡이부(120)의 내면에 형성되는 자석부(122, 124)와 바디부(110)에 형성되는 바디 자석부(미도시)는 서로 다른 극성을 갖는다. 외부로부터 보이지 않는 위치에 자석부(122, 124)를 형상함으로써 자가발전 충전기의 심미성을 높일 수 있다.

손잡이부(120)의 내부에 와이어 통로(점선)를 형성하여 제 1 와이어와 제 2 와이어를 서로 연결할 수 있다. 사용자가 손잡이부(120)를 쥐고 자연스럽게 당기는 경우, 바디부(110)와 손잡이부(120)가 평행을 이루면서 인출되도록 당기는 것은 쉽지 않다. 바디부(110)와 손잡이부(120)가 평행을 이루지 않는다는 것은 제 1 풀리 및 제 2 풀리로 전달되는 힘이 동일하지 않고, 동일한 회전축과 연결된 제 1 풀리 및 제 2 풀리의 회전속도가 다를 수 있다는 것을 의미한다. 제 1 풀리 및 제 2 풀리의 회전속도에 차이가 발생한다는 것은 사용자가 당기는 힘이 발전부로 비효율적으로 전달된다는 것을 의미한다.

두 와이어가 내부에서 더욱 원활하게 움직일 수 있도록 와이어 통로(점선)의 두 모서리에는 와이어에 의해 회전하면서 와이어를 지지할 수 있는 와이어 가이드(미도시)가 형성될 수 있다.

두 와이어를 연결하여 하나로 만들고, 하나의 와이어가 손잡이부(120) 내부에서 움직일 수 있도록 함으로써, 손잡이부(120)가 바디부(110)와 평행을 이루지 못하더라도 두 와이어가 당겨지는 힘의 차이를 최소화할 수 있다. 따라서, 두 와이어를 와이어 통로(점선)를 통해 연결하여 하나로 구성하는 방법은 발전부가 하나인 자가발전 충전기에 더욱 적합할 것이다.

도 5는 도 1a에 도시한 자가발전 충전기의 내부 구성도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전 충전기는 바디부(110), 와이어부(130), 전원 출력부(150), 조명부(180), 풀리(210), 회전축(220), 제 1 베어링부(232), 제 2 베어링부(234), 배터리부(240), 발전부(250), 조명 회로부(260) 및 중앙회로부(270)를 포함한다.

풀리(210), 회전축(220) 및 발전부(250)는 같은 축을 공유한다. 사용자가 손잡이부(120)를 당기면 풀리(210)에 감겨있던 와이어부(130)가 돌출부(140)를 통해 인출되고, 와이어부(130)가 인출되면서 풀리(210)를 회전시킨다. 풀리(210)가 회전함에 따라, 풀리(210)와 연결되어 있는 회전축(220)이 회전하고, 이 회전축(220)과 연결되어 있는 발전부(250) 내부의 로터(rotor)가 회전함으로써 전기 에너지를 생산하게 된다. 풀리(210)에는 와이어부(130)가 인출되었을 때 자동으로 와이어부(130)를 감을 수 있도록 하는 자동감김부가 형성될 수 있다.

발전부(250)가 생산한 전기 에너지는 중앙회로부(270)에서 발생한 제어신호에 따라 배터리부(240)에 충전되기도 하고 조명부(180)로 직접 전달되기도 하며, 전원 출력부(150)를 통해 외부로 출력되기도 한다.

전원 출력부(150)는 배터리부(240)에 저장된 전기 에너지를 외부로 출력하기 위한 USB 포트와 같은 인터페이스를 제공한다.

조명부(180)는 발전부(250)에서 생산되는 전기 에너지를 그대로 빛 에너지로 전환할 수도 있고, 배터리부(240)에 저장된 전기 에너지를 이용하여 빛 에너지로 전환할 수도 있다. 조명부(180)는 전기 에너지를 빛 에너지로 전환하기 위해, 발광다이오드(light-emitting diode; LED)를 포함하며, 광추출 효율(optical extraction efficiency)를 높이기 위해 렌즈와 반사판을 더 포함한다.

조명부(180)는 조명 전원 스위치(170)를 눌러서 동작시킬 수 있다. 조명 전원 스위치(170)를 한 번 누르면 켜지고, 한 번 더 누르면 꺼진다. 조명 전원 스위치(170)를 기 설정된 시간 이내에 연속하여 두 번 누르게 되면, 조명부(180)에서 출력되는 빛은 점멸된다. 여기서, 기 설정된 시간은 0.5초 또는 1초이다.

조명 회로부(260)는 조명부(180)를 구동하는 역할을 하며, 중앙회로부(270)로부터 제어신호를 수신하여 동작한다.

중앙회로부(270)는 전원 출력부(150), 배터리부(240), 발전부(250) 및 조명 회로부(260)와 전기적으로 연결되어 있고, 정류부, 근거리 통신 모듈부, 디지털-아날로그 변환부 등을 포함한다.

도 6은 도 1a에 도시한 자가발전 충전기의 분해 사시도이다.

도 6은 와이어부(130)부터 발전부(250)까지 이어지는 동력 전달을 설명하기 위한 도면으로서 설명에 직접적으로 관련되지 않은 일부 구성요소들의 도시는 생략하였다.

와이어부(130)의 일단은 풀리(210)에 연결된다. 풀리(210)는 회전축(220)에 연결되어 와이어부(130)의 풀림 또는 감김에 의한 회전력을 회전축(220)으로 전달한다. 회전축(220)의 일단은 발전부(250)의 내부 로터와 연결되며 로터를 회전시킴으로써 전기 에너지를 생산한다.

풀리 슬리브(222)는 풀리(210)가 회전축(220)으로부터 분리되는 것을 방지하는 역할을 한다.

도 7은 도 4에 도시한 자가발전 충전기의 내부 구성도이다.

자가발전 충전기는 바디부(110), 와이어부(130), 전원 출력부(150), 조명부(180), 제 1 풀리(212), 제 2 풀리(214), 제 1 회전축(220), 제 2 회전축(221), 제 1 베어링부(232), 제 2 베어링부(234), 배터리부(240), 발전부(250), 조명 회로부(260) 및 중앙회로부(270)를 포함한다.

사용자가 손잡이부(120)를 당기면 제 1 풀리(212) 및 제 2 풀리(214)에 감겨있던 와이어부(130)에 포함된 두 개의 와이어가 돌출부(140)의 장공을 통해 인출되면서 제 1 풀리(212) 및 제 2 풀리(214)를 회전시킨다. 제 1 풀리(212) 및 제 2 풀리(214)가 회전함에 따라, 제 1 풀리(212) 및 제 2 풀리(214)와 연결되어 있는 제 1 회전축(220) 및 제 2 회전축(221)이 회전하고, 제 1 회전축(220) 및 제 2 회전축(221)과 연결되어 있는 발전부(250) 내부의 로터가 회전함으로써 전기 에너지를 생산하게 된다.

본 실시예는 하나의 발전부(250)로 구성된 자가발전 충전기를 설명하고 있지만, 두 개의 와이어를 사용하는 방법은 두 개의 발전부를 포함하는 자가발전 충전기에 더욱 적합하다.

발전부(250)가 생산한 전기 에너지는 중앙회로부(270)에서 발생한 제어신호에 따라 배터리부(240)에 충전되기도 하고 조명부(180)로 직접 전달되기도 하며, 전원 출력부(150)를 통해 외부로 출력되기도 한다.

전원 출력부(150)는 배터리부(240)에 저장된 전기 에너지를 외부로 출력하기 위한 USB 포트와 같은 인터페이스를 제공한다.

조명부(180)는 발전부(250)에서 생산되는 전기 에너지를 그대로 빛 에너지로 전환할 수도 있고, 배터리부(240)에 저장된 전기 에너지를 이용하여 빛 에너지로 전환할 수도 있다. 조명부(180)는 전기 에너지를 빛 에너지로 전환하기 위해, 발광다이오드를 포함하며, 광추출 효율를 높이기 위해 렌즈와 반사판을 더 포함한다.

조명 회로부(260)는 조명부(180)를 구동하는 역할을 하며, 중앙회로부(270)로부터 제어신호를 수신하여 동작한다.

중앙회로부(270)는 전원 출력부(150), 배터리부(240), 발전부(250) 및 조명 회로부(260)와 전기적으로 연결되어 있고, 정류부, 근거리 통신 모듈부, 디지털-아날로그 변환부 등을 포함한다.

축결합부(280)는 제 1 회전축(220) 및 제 2 회전축(221)을 연결하는 역할을 한다. 즉, 제 1 회전축(220) 및 제 2 회전축(221)을 물리적으로 연결하여 두 회전축에 서로 다른 회전력이 인가되더라도 동일한 속도로 회전할 수 있도록 한다.

사용자가 손잡이부(120)를 쥐고 자연스럽게 당기는 경우, 바디부(110)와 손잡이부(120)가 평행을 이루면서 인출되도록 당기는 것은 쉽지 않다. 바디부(110)와 손잡이부(120)가 평행을 이루지 않는다는 것은 제 1 풀리(212) 및 제 2 풀리(214)로 전달되는 힘이 동일하지 않아, 제 1 풀리(212) 및 제 2 풀리(214)의 회전속도에 차이가 발생한다는 것을 의미한다.

축결합부(280)는 제 1 풀리(212) 및 제 2 풀리(214)의 회전속도 차이를 보상함으로써, 제 1 회전축(220) 및 제 2 회전축(221)에 인가되는 힘의 불균형을 최소화하는 역할을 한다.

도 8은 도 4에 도시한 자가발전 충전기의 분해 사시도이다.

도 8은 와이어부(130)부터 발전부(250)까지 이어지는 동력 전달을 설명하기 위한 도면으로서 설명에 직접적으로 관련되지 않은 일부 구성요소들의 도시는 생략하였다.

한 쌍의 와이어부(130)의 일단은 각각 제 1 풀리(212) 및 제 2 풀리(214)에 연결된다. 제 1 풀리(212) 및 제 2 풀리(214)는 제 1 회전축(220) 및 제 2 회전축(221)에 각각 연결되어 한 쌍의 와이어부(130)의 풀림 또는 감김에 의한 회전력을 제 1 회전축(220) 및 제 2 회전축(221)으로 전달한다. 제 2 회전축(221)의 일단은 발전부(250)의 내부 로터와 연결되며 로터를 회전시킴으로써 전기 에너지를 생산한다.

도 9a, 도 9b, 도 9c 및 도 9d는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어가 두 개인 자가발전 충전기에 포함된 축결합부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 8 및 도 9a는 자가발전 충전기에 포함된 축결합부가 차동기어부인 경우를 도시한다.

차동기어부(280)는 와이어부(130)의 두 와이어에 인가되는 힘이 다를 때, 두 와이어에 의해 회전하는 서로 다른 두 회전축의 각속도(angular velocity)를 일정하게 유지하는 역할을 한다. 이를 위해, 차동기어부(280)는 제 1 차동 사이드 기어(1110), 제 2 차동 사이드 기어(1120), 제 1 피니언(pinion) 기어(1130), 제 2 피니언 기어(1140), 제 1 피니언 기어(1130) 및 제 2 피니언 기어(1140)가 연결된 피니언 샤프트 및 차동기어 하우징(미도시)을 포함한다.

제 1 차동 사이드 기어(1110) 및 제 2 차동 사이드 기어(1120)는 각각 제 1 회전축(220) 및 제 2 회전축(221)에 연결되고, 제 1 피니언 기어(1130) 및 제 2 피니언 기어(1140)가 연결된 피니언 샤프트의 양단은 차동기어 하우징(미도시)에 고정된다.

제 1 회전축(220) 및 제 2 회전축(221)에 인가되는 회전력이 같아, 두 회전축이 동일한 속도로 회전할 때에는 제 1 피니언 기어(1130) 및 제 2 피니언 기어(1140)가 동일한 속도로 회전하게 되며, 이로 인해 두 피니언 기어를 연결하는 피니언 샤프트는 제자리에 멈춰있게 된다.

제 1 회전축(220) 및 제 2 회전축(221)에 인가되는 회전력이 달라, 두 회전축이 다른 속도로 회전할 때에는 제 1 피니언 기어(1130) 및 제 2 피니언 기어(1140)가 다른 속도로 회전하도록 피니언 샤프트는 제 1 회전축(220) 및 제 2 회전축(221)을 연결하는 축을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 제자리에 회전하게 된다.

이렇게 구성함으로써, 제 1 회전축(220) 및 제 2 회전축(221)에 인가되는 회전력이 달라, 두 축의 각속도가 다르더라도 제 1 피니언 기어(1130) 및 제 2 피니언 기어(1140)가 연결된 피니언 샤프트가 회전함으로써, 두 축의 회전속도를 보상한다.

도 9b는 자가발전 충전기에 포함된 축결합부가 스프링 샤프트 커플러(spring shaft coupler)인 경우를 도시한다.

스프링 샤프트 커플러(910)는 제 1 샤프트 홀더(912), 제 2 샤프트 홀더(914) 및 스프링(916)을 포함한다. 제 1 회전축(220)의 일단에 제 1 샤프트 홀더(912)가 연결되어 고정되고, 제 2 회전축(221)의 일단에 제 2 샤프트 홀더(914)가 연결되어 고정된다. 스프링(916)이 제 1 샤프트 홀더(912)와 제 2 샤프트 홀더(914) 사이에 고정되어 있어, 제 1 회전축(220)과 제 2 회전축(221)이 축중심에서 어긋나더라도 제 1 회전축(220)과 제 2 회전축(221)이 축중심에 대한 어느 정도 유연성을 가지면서 회전할 수 있도록 돕는다. 즉, 손잡이부(120)를 당기는 방향이 바디부(110)와 평행하지 않아 두 와이어가 제 1 풀리(212) 및 제 2 풀리(214)를 화전시키는 힘이 다르더라도, 스프링 샤프트 커플러(910)가 제 1 회전축(220) 및 제 2 회전축(221)을 회전시키는 속도를 일정하게 유지할 수 있다.

도 9c는 자가발전 충전기에 포함된 축결합부가 나선 샤프트 커플러(helical shaft coupler)인 경우를 도시한다.

나선 샤프트 커플러(920)는 적어도 하나의 나선홈(922)을 포함한다. 제 1 회전축(220)의 일단과 제 2 회전축(221)의 일단은 나선 샤프트 커플러(920)의 양단과 결합되어 고정된다. 복수의 나선홈(922)이 형성된 부분은 나선홈이 없는 공간에 비해 강도가 약해, 인장, 압축 및 휨 등에 유연하다. 이에 따라 제 1 회전축(220)과 제 2 회전축(221)이 축중심에서 어긋나더라도 제 1 회전축(220)과 제 2 회전축(221)이 축중심에 대한 어느 정도의 유연성을 가지면서 회전할 수 있도록 돕는다. 즉, 손잡이부(120)를 당기는 방향이 바디부(110)와 평행하지 않아 두 와이어가 제 1 풀리(212) 및 제 2 풀리(214)를 회전시키는 힘이 다르더라도, 나선 샤프트 커플러(920)가 제 1 회전축(220) 및 제 2 회전축(221)을 회전시키는 속도를 일정하게 유지할 수 있다.

나선 샤프트 커플러(920)의 유연성은 나선홈(922)의 개수로 조절할 수 있다. 나선홈(922)의 개수가 많을수록 유연하지만, 두 회전축 사이의 결합 정밀도는 더 떨어지게 된다.

도 9d는 자가발전 충전기에 포함된 축결합부가 플라스틱 샤프트 커플러(plastic shaft coupler)인 경우를 도시한다.

플라스틱 샤프트 커플러(930)는 제 1 샤프트 홀더(932), 제 2 샤프트 홀더(934) 및 플라스틱부(936)을 포함한다. 제 1 회전축(220)의 일단에 제 1 샤프트 홀더(932)가 연결되어 고정되고, 제 2 회전축(221)의 일단에 제 2 샤프트 홀더(914)가 연결되어 고정된다. 어느 정도의 탄성을 갖는 플라스틱부(936)가 제 1 샤프트 홀더(932)와 제 2 샤프트 홀더(934) 사이에 고정되어 있어, 제 1 회전축(220)과 제 2 회전축(221)이 축중심에서 어긋나더라도 제 1 회전축(220)과 제 2 회전축(221)이 축중심에 대한 어느 정도 유연성을 가지면서 회전할 수 있도록 돕는다. 즉, 손잡이부(120)를 당기는 방향이 바디부(110)와 평행하지 않아 두 와이어가 제 1 풀리(212) 및 제 2 풀리(214)를 회전시키는 힘이 다르더라도, 플라스틱 샤프트 커플러(930)가 제 1 회전축(220) 및 제 2 회전축(221)을 회전시키는 속도를 일정하게 유지할 수 있다.

도 10a 및 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 하나 및 두 개의 발전부를 갖는 고회전비 자가발전 충전기의 내부 구성도이다.

도 10a는 하나의 발전부를 갖는 고회전비 자가발전 충전기의 내부 구성도이다.

도 10a를 참조하면, 고회전비 자가발전 충전기는 바디부(110), 와이어부(130), 전원 출력부(150), 조명부(180), 풀리(210), 제 1 회전축(220), 제 1 기어부(224), 제 1 베어링부(232), 제 2 베어링부(234), 배터리부(240), 발전부(250), 제 2 회전축(252), 제 2 기어부(254), 조명 회로부(260) 및 중앙회로부(270)를 포함한다.

사용자가 손잡이부(120)를 당기면 풀리(210)에 감겨있던 와이어부(130)가 돌출부(140)의 장공을 통해 인출되면서 풀리(210)를 회전시킨다. 풀리(210)가 회전함에 따라, 풀리(210)와 연결되어 있는 제 1 회전축(220)이 회전하고, 제 1 회전축(220)과 연결되어 있는 제 1 기어부(224)가 회전하게 된다. 제 1 기어부(224)는 풀리(210)와 일체형으로 형성될 수도 있고, 분리형으로 형성될 수도 있지만, 풀리(210)와 동일한 각속도로 회전한다. 제 1 기어부(224)가 회전함에 따라, 제 1 기어부(224)와 치합되어 있는 제 2 기어부(254)가 회전한다. 제 1 기어부(224)와 제 2 기어부(254)의 기어비(gear ratio)가 크기 때문에, 제 1 기어부(224)가 1회, 즉 360° 회전하더라도 제 2 기어부(254)는 여러 회 회전할 수 있다.

제 2 기어부(254)의 일단에 연결된 제 2 회전축(252)이 여러 회 회전하고, 제 2 회전축(252)의 일단에 연결된 발전부(250)의 로터 또한 제 2 기어부(254)가 회전하는 회전수만큼 회전하게 된다. 이에 따라, 제 1 회전축(220)과 제 2 회전축(221)이 축결합되어 있을 때 보다 발전 효율이 높다.

도 10b는 두 개의 발전부를 갖는 고회전비 자가발전 충전기의 내부 구성도이다.

두 개의 발전부를 갖는 고회전비 자가발전 충전기의 동작은 도 10a에 도시한 하나의 발전부를 갖는 고회전비 자가발전 충전기의 동작과 동일하다. 그러나 발전부(250)가 하나 더 추가되어 있기 때문에, 두 개의 발전부를 갖는 자가발전 충전기의 발전 효율은 하나의 발전부를 갖는 고회전비 자가발전 충전기의 발전 효율의 두 배가 된다는 장점이 있다. 다만, 사용자가 손잡이부(120)를 당길 때 드는 힘도 대략 두 배가 될 것이다.

도 11a 및 도 11b는 도 10a 및 도 10b에 도시한 고회전비 자가발전 충전기의 분해 사시도이다.

도 11a 및 도 11b는 와이어부(130)부터 발전부(250)까지 이어지는 동력 전달을 설명하기 위한 도면으로서 설명에 직접적으로 관련되지 않은 일부 구성요소들의 도시는 생략하였다.

도 10a 및 도 11a 참조하면, 제 1 기어부(224)가 형성되어 있는 제 1 회전축(220)과 제 2 기어부(254)가 형성되어 있는 제 2 회전축(252)의 중심축이 어긋나 있다는 것을 확인할 수 있다.

또한, 도 11b 및 도 11b를 참조하면, 제 1 기어부(224)가 형성되어 있는 제 1 회전축(220)과 두 개의 제 2 기어부(254, 254')가 형성되어 있는 두 개의 제 2 회전축(252, 252')이 모두 서로 다른 회전 중심을 갖는다는 것을 알 수 있다. 이 경우에는 두 발전부(250, 250')의 로터 각각이 회전하는 방향이 같으며, 이에 따라 생성되는 전류의 위상도 같다는 것을 예상할 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전 충전기를 이용한 충전 환경을 나타낸 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전 충전기와 스마트폰과 같은 전자기기를 전원 출력부(150)를 통해 연결함으로써, 전자기기는 발전부(250)로부터 직접 전원을 공급받을 수도 있고, 배터리부(240)에 저장된 전기 에너지를 공급받을 수도 있다.

또한, 배터리부(240)에 저장된 전기 에너지가 고갈되어 없는 경우, 전원 입력부(160)를 통해 외부로부터 직접 전원을 공급받을 수도 있다.

도 13a 및 도 13b는 도 1a에 도시한 자가발전 충전기를 무선 스피커로 이용하는 경우의 후면 및 전면을 각각 도시한다.

도 13a 및 도 13b를 참조하면, 자가발전 충전기를 무선 스피커로 이용하는 경우, 돌출부(140)와 접하지 않는 손잡이부(120)의 일측부를 바디부(110)에서 분리시켜 바닥에 접촉시키고, 돌출부(140)와 밀착되는 손잡이부(120)의 타측부의 한 쪽 모서리는 돌출부(140)에 그대로 접촉시킨 상태를 유치한 채 타측부의 다른 쪽 모서리를 바디부(110)에 형성된 거치홈(미도시)에 걸리도록 거치함으로써, 스피커부(190)가 전면을 향하도록 자가발전 충전기를 배치시킬 수 있다.

스피커 전원 스위치(194)를 이용하여 스피커부(190)를 켜고 끌 수 있으며, 스피커 음량 조절부(192)를 이용하여 음량을 조절할 수 있다.

중앙회로부(270)에 포함된 근거리 통신 모듈부를 이용하여 스마트폰 등의 무선기기와 무선으로 연결하여 음악을 감상할 수 있다.

도 14는 도 1a에 도시한 자가발전 충전기를 이용하여 발전하는 모습을 도시한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전 충전기는 한 손에 쥐었을 때 적당한 크기로 제작된다. 한 손으로 자가발전 충전기의 바디부(110)를 쥐고, 다른 한 손으로 'D' 형상의 손잡이부(120)를 잡아 당김으로써 충전할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명에 따른 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명에 따른 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 따른 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 일 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명에 따른 일 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

A: 상면 B: 하면
110: 바디부 120: 손잡이부
122, 124: 자석부 130: 와이어부
140: 돌출부 150: 전원 출력부
160: 전원 입력부 170: 조명 전원 스위치
180: 조명부 190: 스피커부
192: 스피커 음량 조절부 194: 스피커 전원 스위치
210, 212, 214: 풀리 220, 221, 252, 252': 회전축
222: 풀리 슬리브 224: 제 1 기어부
232, 234: 베어링부 240: 배터리부
250, 250': 발전부 254, 254': 제 2 기어부
260: 조명 회로부 270: 중앙회로부
280: 축결합부 910: 스프링 샤프트 커플러
920: 나선 샤프트 커플러 930: 플라스틱 샤프트 커플러

Claims (13)

1. 원통 형상의 구조를 가지며, 상기 원통 형상의 내측 중앙에 배치되어 와이어의 일단과 연결되는 풀리(pulley), 상기 풀리의 중심을 기준으로 상면과 하면으로 이어지는 하나의 축을 형성하는 회전축, 상기 회전축의 일단에 연결되어 상기 풀리로부터 발생하는 회전력으로 전기 에너지를 생성하는 발전부 및 상기 회전축의 타단과 연결되고, 상기 발전부와 전기적으로 연결되어 상기 전기 에너지를 저장하는 배터리부를 상기 원통 형상의 내측에 배치하는 바디부;
   상기 배터리부와 전기적으로 연결되며, 상기 바디부의 외측에 형성되어 상기 전기 에너지를 외부로 공급하는 전원 출력부;
   상기 와이어가 인입 및 인출되는 장공(slit)을 포함하고, 상기 바디부의 외측 상에 상기 풀리가 배치된 위치와 대응되는 위치에서 상기 바디부의 접선 방향으로 제 1 길이를 갖도록 형성된 한 모서리, 상기 모서리에 단부에서 상기 바디부의 중심을 향해 제 2 길이를 갖도록 형성된 나머지 한 모서리 및 상기 바디부의 호로 만들어진 형상을 갖도록 돌출되어 형성되어 상기 풀리에 감겨있는 상기 와이어가 상기 장공을 통해 상기 풀리로부터 원활하게 풀릴 수 있도록 하는 돌출부;
   직사각형 형상의 구조를 가지며, 외부 일측면이 상기 와이어의 타단과 연결되며, 상기 돌출부의 일측면과 밀착되거나 분리되는 손잡이부; 및
   면 형상의 구조를 가지며, 상기 풀리와 상기 손잡이부를 연결하는 상기 와이어로 이루어진 와이어부
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전 충전기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 바디부는,
   상기 원통 형상의 구조 상에서 판 형상을 이루는 상면과 하면을 포함하며,
   상기 상면의 내측에는
   상기 발전부 및 상기 배터리부와 전기적으로 연결되어 상기 발전부와 상기 배터리부의 동작을 제어하는 중앙회로부를 형성하며,
   상기 상면의 외측에는
   상기 중앙회로부와 전기적으로 연결되어 외부로부터 전원을 공급받을 수 있도록 하는 전원 입력부, 상기 중앙회로부 및 상기 배터리부와 전기적으로 연결되고, 상기 전기 에너지를 외부로 공급하도록 하는 전원 출력부, 상기 중앙회로부와 전기적으로 연결되어 조명부를 온/오프시키는 조명 전원 스위치, 상기 중앙회로부와 전기적으로 연결되어 스피커부를 온/오프시키는 스피커 전원 스위치 및 상기 중앙회로부와 전기적으로 연결되어 상기 스피커부에서 출력되는 음량을 조절하도록 하는 스피커 음량 조절부 중 적어도 하나를 형성하는 것을 특징으로 하는 자가발전 충전기.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 하면의 외측에는,
   조명 회로부와 연결되어 상기 조명 전원 스위치의 동작에 의해 온/오프되는 상기 조명부를 형성하는 것을 특징으로 하는 자가발전 충전기.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 손잡이부는,
   'D'자 형상의 구조를 가지며,
   상기 바디부와 인접하는 내면; 및
   상기 내면의 반대쪽에 형성된 외면
   을 포함하며, 상기 내면의 곡률 반경(radius of curvature)은 상기 바디부의 원통 형상 구조의 외부 곡률 반경과 동일한 것을 특징으로 하는 자가발전 충전기.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 손잡이부는,
   상기 바디부와 자기력에 의해 결합될 수 있도록 상기 내면의 상단 및 하단에 자석부를 포함하며,
   상기 바디부 내측에서 상기 자석부에 대응되는 위치에 상기 자석부와 서로 다른 극성을 갖는 바디 자석부를 구비하는 것을 특징으로 하는 자가발전 충전기.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 손잡이부는,
   'D'자 형상의 구조 중 '⊃'의 구조상에 기 설정된 손가락 개수만큼의 곡선부를 형성하는 것을 특징으로 하는 자가발전 충전기.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 바디부는,
   상기 원통 형상의 구조 내측에 외부 장치로부터의 음향 데이터를 유선 또는 무선으로 수신하는 근거리 통신 모듈부를 배치하고,
   상기 원통 형상의 구조 외측의 상기 손잡이가 형성되는 반대편에 상기 근거리 통신 모듈로부터 수신된 상기 음향 데이터를 외부로 출력하는 스피커부를 형성하는 것을 것을 특징으로 하는 자가발전 충전기.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 손잡이부는,
   상기 돌출부와 상기 바디부가 위치하는 바닥을 지지하여 상기 스피커부를 고정시켜 일정한 방향을 향하도록 하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 자가발전 충전기.
10. 원통 형상의 구조를 가지며, 상기 원통 형상의 내측 중앙에 배치되어 한 쌍의 와이어 각각의 일단과 연결되는 한 쌍의 풀리(pulley), 상기 한 쌍의 풀리의 중심을 기준으로 상면과 하면으로 이어지는 하나의 축을 형성하는 회전축, 상기 회전축의 일단에 연결되어 상기 한 쌍의 풀리로부터 발생하는 회전력으로 전기 에너지를 생성하는 발전부 및 상기 회전축의 타단과 연결되고, 상기 발전부와 전기적으로 연결되어 상기 전기 에너지를 저장하는 배터리부를 상기 원통 형상의 내측에 배치하는 바디부;
    상기 배터리부와 전기적으로 연결되며, 상기 바디부의 외측에 형성되어 상기 전기 에너지를 외부로 공급하는 전원 출력부;
    상기 한 쌍의 와이어가 인입 및 인출되는 한 쌍의 장공을 포함하고, 상기 바디부의 외측 상에 상기 풀리가 배치된 위치와 대응되는 위치에서 상기 바디부의 접선 방향으로 제 1 길이를 갖도록 형성된 한 모서리, 상기 모서리에 단부에서 상기 바디부의 중심을 향해 제 2 길이를 갖도록 형성된 나머지 한 모서리 및 상기 바디부의 호로 만들어진 형상을 갖도록 돌출되어 형성되어, 상기 한 쌍의 풀리에 감겨있는 상기 한 쌍의 와이어가 상기 한 쌍의 장공을 통해 상기 한 쌍의 풀리로부터 원활하게 풀릴 수 있도록 하는 돌출부;
    직사각형 형상의 구조를 가지며, 외부 일측면이 상기 한 쌍의 와이어 각각의 타단과 연결되며, 상기 돌출부의 일측면과 밀착되거나 분리되는 손잡이부; 및
    면 형상의 구조를 가지며, 상기 한 쌍의 풀리와 상기 손잡이부를 연결하는 상기 한 쌍의 와이어로 이루어진 와이어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전 충전기.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 바디부는,
    상기 한 쌍의 와이어에 인가되는 힘이 다를 때, 상기 한 쌍의 와이어에 의해 회전하는 서로 다른 두 회전축의 각속도(angular velocity)를 일정하게 유지하기 위한 축결합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전 충전기.
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 손잡이부는,
    상기 한 쌍의 와이어에 인가되는 힘이 다를 때, 상기 한 쌍의 와이어에 의해 회전하는 서로 다른 두 회전축의 각속도를 일정하게 유지하기 위해, 상기 한 쌍의 와이어를 이어서 원활하게 통과시키는 와이어 통로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전 충전기.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 손잡이부는,
    상기 와이어 통로의 양단 모서리에 회전하면서 상기 한 쌍의 와이어를 지지하는 와이어 가이드를 형성하는 것을 특징으로 하는 자가발전 충전기.

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