KR102439482B1 - 발전 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 강, 수로, 해안, 바람이 강한 장소 등에 설치하여 수력이나 풍력 자연 에너지를 이용한 발전이 가능한 발전 시스템을 제공한다.
본 발명의 발전 시스템 1은 터빈 2, 캠 휠 장치 6, 발전기 7, 및 암기구 8을 포함한다. 터빈 2는 수력이나 풍력이 가해지는 것으로 회전하는 회전축 11을 포함한다. 캠 휠 장치 6에서는 회전축 11의 토크가 캠 휠 18에 전달되는 것으로, 캠 휠 18이 회전한다. 발전기 7은 구동 휠 29의 회전에 따라 회전축 28이 회전하여 회전축 28의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환하여 발전 가능하다. 캠 휠 18의 회전에 따라 캠 21이 암기구 8에 접촉함으로써 암기구 8 회동이 생겨, 이 회동에 따라 암기구 8이 구동 휠 29에 접촉하여, 구동 휠 29이 회전한다.
본 발명의 발전 시스템 1은 터빈 2, 캠 휠 장치 6, 발전기 7, 및 암기구 8을 포함한다. 터빈 2는 수력이나 풍력이 가해지는 것으로 회전하는 회전축 11을 포함한다. 캠 휠 장치 6에서는 회전축 11의 토크가 캠 휠 18에 전달되는 것으로, 캠 휠 18이 회전한다. 발전기 7은 구동 휠 29의 회전에 따라 회전축 28이 회전하여 회전축 28의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환하여 발전 가능하다. 캠 휠 18의 회전에 따라 캠 21이 암기구 8에 접촉함으로써 암기구 8 회동이 생겨, 이 회동에 따라 암기구 8이 구동 휠 29에 접촉하여, 구동 휠 29이 회전한다.
Description
본 발명은, 수력이나 풍력의 자연 에너지에 의한 발전이 가능한 발전 시스템에 관한 것이다.
최근, 지구 온난화를 배경으로 환경 의식이 높아지고 있는 것으로, 수력이나 풍력 등의 자연 에너지를 이용한 발전이 요구되고 있지만, 국토가 좁은 우리나라에서는, 대규모 수력 발전 설비·풍력 발전 설비의 신규 건설이 어려운 상황이다.
본 발명은, 상기 사항을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 하천, 수로, 해안, 바람이 강한 장소 등에 설치되는 것으로부터, 수력이나 풍력의 자연 에너지에 의한 발전이 가능한 발전 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다음 항에 설명된 주제를 포함하고 있다.
1 항. 수력이나 풍력이 가해짐으로써 제 1 회전축이 회전하는 터빈,
외주면으로부터 돌출하는 캠을 갖는 캠 휠을 포함하고, 상기 제 1 회전축의 토크가 상기 캠 휠에 전달되는 것으로부터 상기 캠 휠이 회전하는, 캠 휠 장치,
제 2 회전축과 상기 제 2 회전축에 연결되는 구동 휠을 포함하고, 상기 구동 휠의 회전에 따라 상기 제 2 회전축이 회전하여 상기 제 2 회전축의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환하여 발전 가능한 발전기, 및
상기 캠 휠 장치와 상기 발전기 사이에 배치되는 암(arm) 기구를 포함하고,
상기 캠 휠의 회전에 따라 상기 캠이 상기 암 기구에 접촉하여, 상기 암 기구에 회동이 생겨, 이 회동에 따라 상기 암 기구가 상기 구동 휠에 접촉하여, 상기 구동 휠이 회전하는, 발전 시스템.
2 항. 상기 암기구는 스윙 암과, 바이어싱 수단(biasing means)과, 종동자 암(follower arm)과 구동 암(drive arm)을 포함하고,
상기 스윙 암의 중간부는 상하 방향으로 연장되는 제 1 핀에 회동 가능하도록 피봇식으로(pivotally) 지지되고, 상기 스윙 암의 제 1 단부는 상기 캠 휠 근처에 배치되고, 상기 스윙 암의 제 2 단부 측에는 상기 스윙 암의 길이 방향으로 연장되는 제 1 관통 공이 형성되고,
상기 캠 휠의 회전으로 상기 캠이 상기 스윙 암의 제 1 단부에 접촉할 때마다 상기 스윙 암은 상기 캠의 가압에 의해 상기 제 1 핀을 축으로하는 제 1 방향으로의 회동이 발생하고,
상기 바이어싱 수단은 상기 스윙 암이 상기 제 1 방향으로 회전 할 때마다 상기 제 1 방향과는 반대의 제 2 방향으로 상기 스윙 암을 바이어싱(biasing)하는 것이며, 상기 스윙 암은 상기 제 1 방향으로 회동한 뒤, 바이어싱 수단의 바이어싱 힘에 의해 반전되어 상기 제 2 방향으로 회동하고,
상기 종동자 암의 제 1 단부는 상기 제 1 핀에 의해 피봇식으로 지지되어 회동 가능하고, 상기 종동자 암의 제 2 단부에는 상하 방향으로 연장되는 제 2 핀이 장착되고,
상기 구동 암의 중간부는 상기 제 2 핀에 회동 가능하게 피봇식으로 지지되고, 상기 구동 암의 제 1 단부에는 상하 방향으로 연장되는 제 3 핀이 설치되고, 상기 제 3 핀은 상기 스윙 암 제 1 관통 공(또는 구멍)에 삽입 관통되고,
상기 구동 암의 제 2 단부에는 탄성 부재가 부착되고, 상기 탄성 부재는 상기 구동 암의 제 2 단부에서 상기 구동 암의 길이 방향으로 연장되고, 상기 탄성 부재의 상단부는 상기 구동 휠의 근방에 배치되고,
상기 스윙 암이 상기 제 1 방향으로 회전하는 사이에, 상기 제 3 핀을 상기 스윙 암의 제 2 단부로 이동시켜 상기 스윙 암의 제 1 관통 구멍의 내주면에 대한 회동이 상기 구동 암에 발생하고, 상기 스윙 암이 상기 제 3 핀을 상기 제 1 방향으로 견인하고, 이 견인으로부터 상기 구동 암이 상기 제 1 방향으로 이동하고, 상기 제 2 핀의 견인에 의해 상기 종동자 암이 상기 제 1 핀을 축으로 상기 제 1 방향으로 회동하고,
상기 구동 암이 상기 제 1 방향으로 이동하는 사이에, 상기 제 3 핀을 상기 스윙 암의 제 2 단부에 이동시키는 회동이 상기 구동 암에 발생하는 것으로, 상기 탄성 부재는 그 상단부가 상기 구동 휠의 외주면에 접촉하지 않는 상기 제 1 방향으로의 이동하고,
상기 스윙 암이 상기 제 2 방향으로 회동하는 사이에, 상기 제 3 핀을 상기 스윙 암의 제 2 단부로 이동시켜 상기 스윙 암의 제 1 관통 구멍의 내주면에 대한 회동이 상기 구동 암 발생하고, 상기 스윙 암이 상기 제 3 핀을 상기 제 2 방향으로 견인하고, 이 견인으로부터 상기 구동 암이 상기 제 2 방향으로 이동하고, 상기 제 2 핀의 견인에 의해 상기 종동자 암이 상기 제 1 핀을 축으로 상기 제 2 방향으로 회동하고,
상기 구동 암이 상기 제 2 방향으로 이동하는 사이에, 상기 제 3 핀을 상기 스윙 암의 제 2 단부에 이동시키는 회동이 상기 구동 암에 발생하는 것으로, 상기 탄성 부재는 그 상단부가 상기 구동 휠의 외주면에 접촉하는 상기 제 2 방향으로의 이동하고, 상기 탄성 부재의 가압에 의해 상기 구동 휠이 회전하는, 상기 1 항에 따른 발전 시스템.
3 항. 상기 암기구를 상기 발전기 측 및 상기 발전기의 반대 측으로 이동시키는 것이 가능한 이동 수단을 더 포함하며,
상기 이동 수단이 상기 암기구를 상기 발전기 측으로 이동시킴으로써, 상기 구동 암이 상기 제 2 방향으로 이동하는 동안 상기 구동 휠의 외주면에 접촉하는 상기 탄성 부재의 범위가 커지고,
상기 이동 수단이 상기 암기구를 상기 발전기의 반대 측으로 이동시키는 것으로, 상기 구동 암이 상기 제 2 방향으로 이동하는 동안 상기 구동 휠의 외주면에 접촉하는 상기 탄성 부재의 범위가 작아지는, 2 항에 따른 발전 시스템.
4 항. 상기 이동 수단은 상기 제 1 핀을 지지하는 지지판과, 제 1 스테핑 모터를 포함하고,
상기 지지판의 측면에 나사 구멍이 형성되고,
상기 제 1 스테핑 모터는 상기 지지판의 측방에 배치되는 것으로서, 상기 나사 구멍과 나사 결합하는 제 3 회전축(회전 샤프트)을 포함하고,
상기 제 1 스테핑 모터의 제 3 회전축을 정 방향으로 회전시킴으로써, 상기 지지판 및 상기 제 1 핀이 상기 발전기 측으로 이동하고, 이에 따라 상기 암기구가 상기 발전기 측으로 이동하고,
상기 제 1 스테핑 모터의 제 3 회전축을 반대로 회전시킴으로써, 상기 지지판 및 상기 제 1 핀이 상기 발전기의 반대 측으로 이동하고, 이에 따라 상기 암기구가 상기 발전기의 반대 측으로 이동하는, 3 항에 따른 발전 시스템.
5 항. 상기 암기구의 이동을 제어하기 위한 이동 제어 장치를 더 포함하고,
상기 이동 제어 장치는
상기 구동 휠의 단위 시간당 회전 수를 측정하는 제 1 센서와,
상기 제 1 센서의 측정 값에 따라 상기 제 1 스테핑 모터를 제어하는 모터 제어 수단을 포함하고,
상기 모터 제어 수단은,
상기 제 1 센서의 측정 값이 목표 값보다 큰 경우, 상기 제 1 스테핑 모터의 제 3 회전축(회전 샤프트)을 반대로 회전시키고,
상기 제 1 센서의 측정 값이 목표 값보다 작은 경우, 상기 제 1 스테핑 모터의 제 3 회전축을 정방향으로 회전시키는, 4 항에 따른 발전 시스템.
6 항. 상기 캠 휠의 회전을 제어하는 회전 제어 장치를 더 포함하고,
상기 캠 휠 장치는 상기 캠 휠을 회전 가능하게 지지하는 주 구동축(구동 샤프트)과, 상기 주 구동축과 상기 캠 휠과의 연결 및 연결 해제를 전환하는 클러치 기구를 더 포함하고,
상기 제 1 회전축의 토크가 상기 주 구동축에 전달되는 것으로, 상기 주 구동축이 회전하고,
상기 주 구동축과 상기 캠 휠이 연결된 상태에서는 상기 주 구동축의 토크가 상기 캠 휠에 전달되는 것으로, 상기 캠 휠이 회전하고,
상기 주 구동축과 상기 캠 휠이 연결 해제된 상태에서는 상기 주 구동축의 토크가 상기 캠 휠에 전달되지 않는 것으로, 상기 캠 휠이 회전하지 않고,
상기 회전 제어 장치는
상기 주 구동축의 단위 시간당 회전 수를 측정하는 제 2 센서와,
상기 제 2 센서의 측정 값에 따라 상기 클러치 기구를 제어하는 클러치 제어 수단을 포함하고,
상기 클러치 제어 수단은,
상기 제 2 센서의 측정 값이 소정 값을 초과하는 경우에, 상기 클러치기구가 상기 주 구동축과 상기 캠 휠을 연결 해제시키고,
상기 제 2 센서의 측정 값이 소정 값 이하로 되는 경우에, 상기 클러치기구가 상기 주 구동축과 상기 캠 휠을 연결시키는, 1 내지 5 중 어느 한 항에 따른 발전 시스템.
7 항. 변속기를 더 포함하고,
상기 변속기는, 상기 제 1 회전축의 토크가 전달됨으로써 회전하는 입력축, 상기 입력축의 토크가 전달됨으로써 회전하는 출력축, 상기 입력축의 단위 시간당 회전 수인 입력 회전 수를 측정하는 제 3 센서, 상기 출력축의 단위 시간당 회전 수인 출력 회전 수를 측정하는 제 4 센서, 및 상기 출력 회전 수가 일정하게되도록, 상기 입력 회전 수와 상기 출력 회전 수의 비율인 변속비를 제어하는 제어 수단을 포함하고,
상기 출력축의 토크가 상기 캠 휠에 전달되는 것으로, 상기 캠 휠이 회전하는, 1 내지 6 중 어느 한 항에 따른 발전 시스템.
8 항. 상기 바이어싱 수단은 코일 스프링을 포함하고,
상기 스윙 암이 상기 제 1 방향으로 회동함에 따라 상기 코일 스프링은 이의 지름이 축소하도록 이의 나선 방향으로 힘이 가해지고, 그 가해진 힘에 대한 상기 코일 스프링의 반발력에 의해, 상기 스윙 암은 상기 제 2 방향으로 바이어싱되는, 1 내지 7 중 어느 한 항에 따른 발전 시스템.
9 항. 상기 바이어싱 수단은 상기 코일 스프링이 위치되는 받침대와 그 받침대를 그 둘레 방향으로 회전 가능하게 하는 회전 수단을 더 포함하고,
상기 코일 스프링의 제 1 단부는 상기 받침대 혹은 상기 받침대에 고정되는 제 1 블록에 연결되고,
상기 코일 스프링의 제 2 단부는 상기 스윙 암 또는 상기 스윙 암의 제 2 관통 구멍으로 삽입되는 튜브가 연장되는 제 2 블록에 연결되는, 8 항에 따른 발전 시스템.
10 항. 상기 회전 수단은 상기 받침대 주변에 배치되는 구동 기구와 솔레노이드를 포함하고,
상기 구동기구는 제 4 회전축을 포함하는 제 2 스테핑 모터, 상기 제 4 회전축에 제 1 단부가 고정되고, 상기 제 4 회전축의 회전에 따라 상기 제 4 회전축을 중심으로 회전하는 회동 부재를 포함하며,
상기 솔레노이드는 보빈에 감긴 코일, 상기 코일을 수납하는 케이스, 상기 코일의 내주부에 배치되는 원통형 요크, 상기 요크의 내주부에 배치되어 상기 코일 에 전원 공급시 상기 요크에 발생하는 자기 흡인력을 받아 상기 요크의 축심 방향에 따라서 전진과 후퇴를 수행하는 플런저를 포함하고,
상기 회동 부재의 제 2 단부 측에는 상기 회동 부재를 관통하는 제 3 관통 구멍이 상기 회동 부재의 길이 방향으로 연장되도록 형성되며,
상기 받침대의 외주에는 위로 연장되는 제 4 핀이 부착되어 있으며, 상기 제 4 핀은 상기 회동 부재의 제 3 관통 구멍에 삽입되어 있으며,
상기 받침대의 외 측면에 복수의 오목부가 상기 받침대의 둘레 방향으로 간격을 두고 형성되어 있고, 상기 복수의 오목부 중 하나에 상기 플런저가 삽입되고,
상기 플런저를 후퇴시켜 상기 플런저를 상기 하나의 오목부에서 제거시킨 후, 상기 제 4 회전축을 회전시켜 상기 회동 부재의 회동을 야기함으로써, 상기 받침대를 회전시켜 상기 플런저가 두 번째 오목부와 대향하도록 할 수 있고,
상기 플런저가 두 번째 오목부와 대향한 상태에서 상기 플런저를 전진시켜 상기 두 번째 오목부에 삽입하여, 상기 받침대의 회전을 조절할 수 있는, 9 항에 따른 발전 시스템.
11 항. 상기 바이어싱 수단은 어큐뮬레이터를 포함하고,
상기 어큐뮬레이터는 축압 가스를 수용하는 용기를 포함하고,
상기 스윙 암이 상기 제 1 방향으로 회동함에 따라, 상기 용기의 내부에 잉여 유체가 유입됨으로써, 상기 축압 가스가 압축되고, 압축된 상기 축압 가스 팽창력에 의해 상기 스윙 암은 상기 제 2 방향으로 바이어싱되는, 1 내지 7 중 어느 한 항에 따른 발전 시스템.
12 항. 상기 캠 휠 장치는 복수의 캠 휠과 상기 복수의 캠 휠을 회전 가능하게 하며, 상기 복수의 캠 휠을 피봇식으로 지지하는 주 구동축을 포함하고,
각 캠 휠마다 상기 발전기와 상기 암기구가 설치되고,
상기 제 1 회전축의 토크가 상기 주 구동축에 전달되는 것으로, 상기 주 구동축이 회전하고,
상기 주 구동축의 토크가 상기 캠 휠의 각각에 전달되는 것으로, 상기 캠 휠 각각이 회전하는, 1 내지 11 중 어느 한 항에 따른 발전 시스템.
본 발명의 발전 시스템에 의하면, 제 1 회전축의 회전은 캠 휠 또는 암기구를 통해 구동 바퀴에 전달되는 것으로, 구동 휠이 회전되고, 이 회전에 따라 발전이 이루어진다. 본 발명의 발전 시스템은 하천, 수로, 해안, 바람이 강한 장소 등에 설치되는 것으로, 제 1 회전축에 수력과 풍력 등을 가하여 제 1 회전축을 회전시킬 수 있다. 이상에서 본 발명의 발전 시스템에 의하면, 하천, 수로, 해안, 바람이 강한 장소 등에 설치되는 것으로, 수력과 풍력 등 자연 에너지를 이용한 발전이 가능하다.
[도 1] 본 발명의 실시예에 따른 발전 시스템을 나타낸 사시도이다.
[도 2] 본 발명의 실시예에 따른 발전 시스템을 나타낸 평면도이다.
[도 3] 암기구를 확대하여 도시 한 사시도이다.
[도 4] 클러치기구를 확대하여 나타낸 측면도이다.
[도 5] 스윙 암이 제 1 방향으로 회전하는 동안의 종동자 암이나 구동 암의 움직임을 나타내는 모식도이다.
[도 6] 스윙 암이 제 2 방향으로 회전하는 동안의 종동자 암이나 구동 암의 움직임을 나타내는 모식도이다.
[도 7] 이동 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
[도 8] 이동 제어 장치가 구비된 모터 제어 수단의 처리를 나타내는 플로우 차트이다.
[도 9] 회전 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
[도 10] 회전 제어 장치가 구비된 클러치 제어 수단의 처리를 나타내는 플로우 차트이다.
[도 11] 바이어싱 수단의 변형 예를 나타낸 사시도이다.
[도 12] 본 발명의 발전 시스템의 변형 예를 나타낸 사시도이다.
[도 2] 본 발명의 실시예에 따른 발전 시스템을 나타낸 평면도이다.
[도 3] 암기구를 확대하여 도시 한 사시도이다.
[도 4] 클러치기구를 확대하여 나타낸 측면도이다.
[도 5] 스윙 암이 제 1 방향으로 회전하는 동안의 종동자 암이나 구동 암의 움직임을 나타내는 모식도이다.
[도 6] 스윙 암이 제 2 방향으로 회전하는 동안의 종동자 암이나 구동 암의 움직임을 나타내는 모식도이다.
[도 7] 이동 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
[도 8] 이동 제어 장치가 구비된 모터 제어 수단의 처리를 나타내는 플로우 차트이다.
[도 9] 회전 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
[도 10] 회전 제어 장치가 구비된 클러치 제어 수단의 처리를 나타내는 플로우 차트이다.
[도 11] 바이어싱 수단의 변형 예를 나타낸 사시도이다.
[도 12] 본 발명의 발전 시스템의 변형 예를 나타낸 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발전 시스템 1을 나타내는 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발전 시스템 1을 나타내는 평면도이다. 도 3은 아래 설명되는 암기구를 확대한 사시도이다. 도 4는 클러치기구 20를 확대하여 나타낸 측면도이다.
본 발명 실시예에 따른 발전 시스템 1은 강, 수로, 해안, 바람이 강한 장소 등에 설치되는 것으로서 발전할 수 있는 것이다. 도 1 내지도 3에 나타낸 바와 같이, 발전 시스템 1은 터빈 2, 변속기 3 벨트기구 4와 커플링 5, 캠 휠 장치 6 발전기 7과 암기구 8와, 이동 수단 9를 포함한다.
도 1에서와 같이 터빈 2는 통체 10, 통체 10의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전축 11를 포함한다. 이 터빈 2는 강 · 수로 · 바다의 물과 바람이 통체 10의 내부를 통과하도록 배치된다 (발전 시스템 1이 강 · 수로 · 해안에 배치되는 경우에는 터빈 2이 강 · 수로 · 바다 물에 침수되어 통체 10의 내부에 물이 통과하는 것으로 된다).
회전축 11의 외주면에는 복수의 날개 12가 회전축 11의 원주 방향으로 설치되어있다. 회전축 11은 이러한 날개 12에 수력과 풍력이 가해지는 것으로 축 주위로 회전한다. 또한, 회전축 11의 축 방향으로 나선형으로 연장하는 일련의 날개가 회전축 11의 외주면에 형성될 수 있다. 이렇게해서 회전축 11에 수력과 풍력이 가해지는 것으로 회전축 11이 회전한다.
변속기 3은 회전축 11의 토크가 전달 됨으로써 회전하는 입력축 13, 입력축 13의 토크가 전달 됨으로써 회전하는 출력축 14, 입력축 13의 단위 시간당 회전 수인 입력 회전 수를 측정하는 입력 회전 수 센서 (미도시)과 출력축 14의 단위 시간당 회전 수 인 출력 회전 수를 측정하는 출력 회전 수 센서 (미도시)와, 상기 출력 회전 수가 일정하게되도록, 상기 입력 회전 수와 상기 출력 회전 수의 비율 인 변속비를 제어하는 제어 수단 (미도시)를 포함하고있다. 상기 입력축 13과 출력축 14를 포함하는 변속기 3의 본체로서 미키 풀리 주식회사의 무단 변속기 인 제로 맥스 (등록 상표)를 사용할 수 있다. 이 무단 변속기는 레버에 대한 작업 변속비를 변경 가능한 것이며, 상기 무단 변속기를 사용하는 경우, 상기 제어 수단은 입력 회전 수와 출력 회전 수에 따라 레버의 움직임을 제어한다.
벨트기구 4는 터빈 2의 회전축 11을 변속기 3의 입력 축 13에 연결하는 것이며, 벨트기구 4를 통해 회전축 11의 토크가 변속기 3의 입력축 13에 전달되게 함으로써, 변속기 3의 입력 축 13이 회전한다. 도시의 예에서는 벨트기구 4는 무단 벨트 15과 구동 롤러 16와 무단 벨트 17를 포함하고있다. 벨트 15는 회전축 11과 구동 롤러 16에 걸어 돌리고있다. 벨트 17는 구동 롤러 16과 변속기 3의 입력축 13에 걸어 돌리고있다. 도시의 벨트기구 4는 회전축 11의 토크가 벨트 15를 통해 구동 롤러 16에 전달되는 것으로, 구동 롤러 16가 회전한다. 그리고 구동 롤러 16의 토크가 벨트 17를 통해 입력축 13에 전달 됨으로써, 입력축 13이 회전한다.
또한 벨트기구 4에 구비되는 벨트의 수는 도시 예와 같이 2에 한정되지 않고, 2 이외의 여러개로 할 수 있다. 또는 하나의 벨트가 회전축 11과 입력축 13에 걸어 돌아도 좋다. 이상과 같이 벨트의 수를 2 이외의 여러개 혹은 하나로 해도 회전축 11의 토크를 변속기 3의 입력축 13에 전달하여 입력 축 13을 회전시킬 수 있다. 또한 벨트의 수를 여러개면 터빈 2를 배치하는 위치의 자유도를 높일 수 있기 때문에 터빈 2는 강 · 수로 · 바다 물에 침지시키는 것이 용이하게 된다. 또한 벨트기구 이외의 공지의 수단에 의해 회전축 11과 입력축 13을 연결하여 회전축 11의 토크를 입력축 13에 전달하도록 하고있다.
캠 휠 장치 6은 캠 휠 18과 주 구동축 19와, 클러치기구 20 (도 4)를 구비하고있다. 캠 휠 18의 외주면에는 복수의 캠 21이 원주 방향으로 등 간격으로 형성되어있다. 주 구동축 19은 캠 휠 18을 회전 가능하게 지지한다.
커플링 5는 변속기 3의 출력축 14, 캠 휠 장치 6의 주 구동축 19을 연결한다. 이 커플링 5를 통해 출력축 14의 토크가 주 구동축 19에 전달되는 것으로, 주 구동축 19이 회전한다. 또한, 커플링 5 이외의 공지의 수단에 의해 출력축 14와 주 구동축 19을 연결하여 출력축 14의 토크를 주 구동축 19에 전달하고있다 (예를 들어, 출력축 14과 주 구동축 19에 걸려 회전되는 벨트를 마련하면,이 벨트를 통해 출력축 14의 토크를 주 구동축 19에 전달있다).
도 4에 클러치기구 20는 주 구동축 19과 캠 휠 18과의 연결 및 연결 해제를 전환 할 수 있는 것이다. 클러치기구 20는 캠 휠 허브 22, 전자기 클러치 리시버 23, 전자기 클러치 24를 포함하고있다.
캠 휠 허브 22는 캠 휠 18의 중심의 하면에 고정되어있다.
전자기 클러치 수용부 23은 주 구동축 19의 상단에 고정되어 있으며, 주 구동축 19과 일체로 회전한다.
전자기 클러치 24는 입력측 회전체인 클러치 로터 25와, 출력측 회전체인 클러치 전기자 26와, 탄성 부재로 판 스프링 허브 (미도시)과, 전자기력 발생 수단으로서 클로치 고정자 (미도시)를 포함하고있다.
클러치 로터 25는 전자기 클러치 수용부 23에 고정되어 있으며, 주 구동축 19과 일체로 회전한다. 클러치 전기자 26는 캠 휠 허브 22에 고정되고, 클러치 로터 25와 대향하도록 배치되어있다. 판 스프링 허브 (미도시)는 클러치 전기자 26을 클러치 로터 25로부터 멀어지는 방향으로 바이어싱한다. 클로치 고정자 (미도시)는 코일 (전자석)를 내장하고 통전하여 전자력을 발생시킨다.
이상의 클러치기구 20에 의하면, 클로치 고정자 (미도시)의 전자기력에 의해 클러치 전기자 26를 판 스프링 허브 (미도시)의 탄성력에 대항하여 클러치 로터 25쪽으로 끌어 당겨 클러치 전기자 26 와 클러치 로터 25를 부착시킬 수 있다. 그리고 이 부착에 의해 주 구동축 19과 캠 휠 18이 연결된다. 이 연결 상태에서는 주 구동축 19의 토크가 캠 휠 18에 전달되는 것으로, 캠 휠 18는 회전한다.
또한 상기 클러치기구 20에 의하면, 클러치 고정자 코일 소자함으로써 판 스프링 허브의 탄성력에 의해 클러치 전기자 26 클러치 로터 25로부터 분리 할 수 있다. 그리고 이 분리에 의해 주 구동축 19과 캠 휠 18이 절단(연결 해제)된다. 이 끊긴 상태에서 주 구동축 19의 토크가 캠 휠 18에 전달되지 않는 것으로, 캠 휠 18는 회전하지 않는다.
도 1과 도 2에 나타낸 바와 같이, 발전기 7은 원통형 케이스 27와, 원통형 케이스 27로부터 연장 나오는 회전축 28과 구동 휠 29를 구비하고 있으며, 구동 휠 29의 중심에 회전축 28이 연결된다. 이 발전기 7은 구동 휠 29의 회전에 따라 회전축 28이 회전할 것이며, 전자 유도 작용에 의해 회전축 28의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환하여 발전한다. 보다 구체적으로는 발전기 7은 원통형 케이스 7의 내부에 자석 (미도시)과 코일 (미도시)이 형성되어 있고, 회전축 28의 회전에 자석이 코일에 상대적으로 이동하여 코일을 통과하는 자속이 변화하여 코일에 기전력이 발생한다.
암기구 8은 캠 휠 장치 6 발전기 7 사이에 배치된다. 이 암기구 8은 캠 휠 18의 회전 캠 21이 제 1 단부 (후술의 스윙 암 30의 제 1 단부 36)에 접촉하여 회전 운동을 일으키는 것이다. 그리고 이 암기구 8의 회동에 따라 암기구 8의 제 2 단부 (아래의 탄성 부재 75의 상단부 76)가 구동 휠 29에 접촉하여 구동 휠 29이 회전하여 발전기 7 에서 발전이 이루어진다. 이하, 암기구 8가 구비 구성에 대해 구체적으로 설명한다.
도 1 내지도 3에 나타낸 바와 같이, 암기구 8은 스윙 암 30 바이어스 수단 31 종동자 암 32과 구동 암 33을 갖고있다.
스윙 암 30의 중간부 34는 상하 방향으로 연장되는 핀 35에 회동 가능하게 피봇식으로 지지된다. 스윙 암 30의 제 1 단부 36는 캠 휠 18의 근방에 배치된다. 이 단부 36에는 한 쌍의 대향 판 37,37과 핀 45과 롤러 38가 설치되어있다. 한 쌍의 대향 판 37,37은 상하 방향으로 대향한다. 핀 45는 한 쌍의 대향 판 37,37의 한쪽에서 다른로 연장 것으로서, 그 양단이 마주 판 37,37에 연결되어있다. 롤러 38는 한 쌍의 대향 판 37,37 사이에 핀 45에 회동 가능하게 피봇식으로 지지되어있다. 캠 휠 18이 회전 할 때, 캠 휠 18의 외주면에 형성된 복수의 캠 21이 순차적 롤러 38에 맞 닿게한다. 각 캠 21이 롤러 38에 접촉 할 때마다 캠 21의 가압에 의해 스윙 암 30에 핀 35을 축으로하는 제 1 방향 A로 회전이 생긴다.
스윙 암 30의 제 2 단측 39에는 관통 공 40이 형성된다. 스윙 암 30의 제 1 단 측의 범위 (핀 35과 스윙 암 30의 제 1 단부 36 사이의 범위)에는 관통 구멍 41이 형성된다. 관통 구멍 40 및 관통 구멍 41은 스윙 암 30의 길이 방향으로 소정 길이 연장된다.
바이어스 수단 31은 스윙 암 30이 제 1 방향 A로 회전 할 때마다 제 1 방향 A와 반대의 제 2 방향 B에 스윙 암 30을 가압하는 것이다. 이하, 바이어스 수단 31이 구비 구성에 대해 설명한다.
바이어스 수단 31은 코일 스프링 42과 받침대 43를 구비하고 있고, 받침대 43의 상면에 코일 스프링 42이 적재된다.
코일 스프링 42은 스윙 암 30의 하측에 배치되는 것으로서, 코일 스프링 42의 축심은 핀 35의 바로 아래에 위치하고있다.
받침대 43의 외 측면에는 블록 44이 고정되고, 코일 스프링 42의 단부는 받침대 43에 고정되는 블록 44에 연결되어있다. 또한 블록 44을 생략하여 코일 스프링 42의 단부를 직접 받침대 43에 연결되어있다.
코일 스프링 42의 제 2 단부는 블록 47에 연결된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 블록 47은 직육면체를 나타내고 있으며, 윗면과 아랫면과 윗면과 아랫면에 수직 인 4 가지 측면을 가지고있다.
블록 47에는 관통 공 48가 형성되어있다. 관통 공 48는 수평 방향으로 연장 후 상방으로 연장되는 것으로서 블록 47의 한 측면과 상단에는 관통 공 48의 개구 49,50가 형성된다.
블록 47의 관통 공 48은 튜브 51의 제 1 단 측이 삽입되어있다. 튜브 51의 제 1 단 측이 관통 공 48에 따라 수평 방향으로 연장 후 상방으로 연장하도록 굴곡하고있다. 튜브 51의 제 1 단 52 (도 3)은 구멍 49으로부터 블록 47의 한 측면으로 노출하고있다. 튜브 51의 제 2 단측 53 블록 47의 윗면에있는 구멍 50에서 위쪽으로 뻗어 나오고, 스윙 암 30의 관통 구멍 41에 삽입 관통되어있다.
코일 스프링 42의 제 2 단부는 튜브 51의 제 1 단 52로부터 튜브 51에 삽입되어있다. 이 코일 스프링 42의 제 2 단부는 튜브 51에 따라 수평 방향으로 연장 후 상방으로 연장하도록 굴곡하고있다.
상기 구성에 의하면, 튜브 51의 제 2 단측 53가 관통 구멍 41에 삽입 관통되는 것으로, 스윙 암 30이 제 1 방향 A로 회전 할 때, 스윙 암 30의 견인에 의해 튜브 51과 블록 47은 제 1 방향 A로 이동한다. 그리고 블록 47가 제 1 방향 A로 이동하여 코일 스프링 42은 직경이 축소하도록 그 나선 방향으로 힘이 가해지고 그 가해진 힘에 저항 반발력 (복원력)이 코일 스프링 42 에 생긴다. 그리고 이 반발력 (복원력)가 블록 47과 튜브 51를 통해 스윙 암 30에 전달되는 것으로, 스윙 암 30는 제 2 방향 B로 가압된다. 그리고 이에 의하여 스윙 암 30는 제 1 방향 A에 회동 후 반전하여 제 2 방향 B로 회전하게된다. 또한 스윙 암 30의 견인에 코일 스프링 42에 직경을 축소시키는 힘이 작용하는 동안은 코일 스프링 42의 제 2 단부가 굴곡있는 것으로 (코일 스프링 42의 제 2 단부가 수평 방향으로 연장 된 후 상향 으로 연장되어있는 것으로), 코일 스프링 42의 제 2 단부가 튜브 51로부터 빠져 나가는 것을 방지한다.
또한 도시의 예에서는 스윙 암 30의 제 1 단 측에 관통 구멍 41을 형성하고 있지만, 스윙 암 30의 타단 측에 관통 구멍 41을 형성하여 그 관통 구멍 41에 튜브 51의 제 2 단측 53 삽입 시켜도 좋다. 또한, 상기 블록 47와 튜브 51 및 관통 구멍 41을 생략하고, 코일 스프링 42의 제 2 단부를 스윙 암 30의 제 1 단 측 또는 제 2 단측에 연결되어있다. 이상과 같이해서 스윙 암 30의 견인에 의해 코일 스프링 42에 직경을 축소시키는 힘을 이 가해진 힘에 저항 반발력 (복원력)을 코일 스프링 42에 야기 할 수 있기 때문에, 스윙 암 30을 제 2 방향 B로 가압하여 이 제 2 방향 B로 회전시킬 수 있다. 또한 도시 예와 같이 블록 47와 튜브 51 및 관통 구멍 41을 버는 구조에 의하면, 코일 스프링 42의 제 2 단부에 수평으로 늘어나는 부분을 야기 할 수 있기 때문에, 코일 스프링 42의 나선 방향으로 원활하게 힘이 가해질 수 있다.
또한 바이어스 수단 31은 상기 코일 스프링 42과 받침대 43의 다른 회전 수단 54을 구비하고있다. 이 회전 수단 54은 받침대 43를 그 둘레 방향으로 회전시킬 수 있는 것이며, 스윙 암 30의 방향을 조정하기 위해 설치되어있다. "스윙 암 30의 방향」이란, 캠 21의 가압 및 가압 수단 31의 바이어스에 의해 스윙 암 30에 회동이 발생하지 않을 때의 스윙 암 30의 방향에 이한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 회전 수단 54는 구동기구 55과 솔레노이드 56를 갖추고있어 드라이브 55와 솔레노이드 56은 받침대 43의 주변에 배치된다.
구동기구 55는 회전축 57를 구비 스테핑 모터 58과 회전축 57에 제 1 단이 고정되는 회동 부재 60를 구비하고있다. 회동 부재 60는 모터 58의 동력으로 회전축 57이 회전함에 따라 회전축 57를 축으로 회전하는 것이다. 회동 부재 60의 타 측에는 관통 공 62이 형성되어있다. 이 관통 공 62는 회동 부재 60의 길이 방향으로 소정 길이 연장 것으로서 이 관통 구멍 62은 핀 63가 삽입되어있다. 이 핀 63는 받침대 43의 외 주연에서 위쪽으로 연장되는 것이다 (도시 예에서는 핀 63는 받침대 43의 외 주연을 구성하는 돌출부 64로부터 상방으로 연장된다).
솔레노이드 56는 보빈 (미도시)에 감긴 코일 (미도시)와 이 코일을 수납하는 케이스 65, 상기 코일의 내 주부에 배치되는 원통형의 요크 (미도시)와 이 요크의 안쪽에서 케이스 65의 외측으로 연장되어 상기 코일에 전원 공급시 상기 요크에 발생하는 자기 흡인력을 받아 상기 요크의 축심 방향에 따라서 전진과 후퇴를 할 플런저 66과를 갖추고있다.
받침대 43의 외 측면에는 복수의 오목 67 받침대 43의 둘레 방향으로 간격을두고 형성되어있다. 플런저 66는 복수의 오목 67 중 어느 하나에 삽입된다.
본 실시 형태의 발전 시스템은 도시하지 않은 조작반을 갖추고있어이 조작반에 대한 조작으로 회전축 57의 회전 방향과 회전 각도를 설정하거나, 플런저 66를 전진 또는 후퇴시킬 수 있다. 또한 회전축 57의 회전과 플런저 66의 전진 또는 후퇴 발전기 7에서 발생하는 전력을 동력원으로 생긴다.
스윙 암 30의 방향을 조정하는 경우에는 먼저 플런저 66을 후퇴시켜 플런저 66 번째 리세스 67 빼낼 수 열린다. 이어 회전축 57를 회전시킴으로써 이 회전축 57를 축으로 회동 부재 60를 회전시킬 수 열린다. 이 작업은 회동 부재 60 및 핀 63를 통해 회전축 57의 토크를 받침대 43에 전달하여 받침대 43를 회전시키는 것이며,이 받침대 43의 회전에 따라 코일 스프링 42 등 받침대 43 위에 배치되어있는 것 모두가 회전한다. 그리고, 코일 스프링 42의 회전에 따라 블록 47에 연결된 코일 스프링 42의 제 2 단부가 블록 47을 견인 혹은 가압하여 블록 47과 튜브 51가 제 2 방향 B 혹은 제 1 방향 A에 이동한다. 그리고 이 이동 튜브 51에 따라 스윙 암 30이 견인 또는 가압 됨으로써 스윙 암 30는 핀 35을 축으로 제 2 방향 B 혹은 제 1 방향 A에 회동한다 (견인되는 경우 방향 B 회동하여 가압 될 때 방향 A에 회동). 그리고 이 스윙 암 30의 회전에 의해 스윙 암 30의 방향이 변경된다.
위의 스윙 암 30의 방향을 변경하는 작업은 예를 들어, 암기구 8의 점검과 수리를 용이하게하기 위해 열린다. 그리고 이 작업이 수행 될 때, 사용자는 여러 리세스 67 중 플런저 66과 대향시켜야 두 번째 리세스 67를 선택하고, 이 두 번째 리세스 67과 플런저 66과 대향 때까지 받침대 43가 회동 할 때, 사용자는 스윙 암 30의 방향이 캠 21이 제 1 단부 36 (롤러 38에 접촉하지 않는 방향으로되었다고 판단하여 회전축 57의 회전을 중지시키는 작업을 가서 받침대 43의 회전을 정지시킨다.
그리고 위와 같이 플런저 66가 두 번째 리세스 67과 대향 한 상태에서는 플런저 66를 전진시켜 플런저 66 두의 오목 67에 삽입시킬 수 열린다. 따라서 받침대 43의 회전이 규제되고, 스윙 암 30의 방향이 캠 21이 제 1 단부 36 (롤러 38)에 접촉하지 않는 방향이 상태가 유지된다.
이상과 같이 스윙 암 30의 방향이 조정되는 것으로, 캠 휠 18이 회전하고 있어도, 캠 21이 스윙 암 30의 제 1 단부 36 (롤러 38)에 접촉하지 않게되므로, 암기구 8 점검이나 수리를 용이하게 할 수 있다.
종동자 암 32의 제 1 단부 68 핀 35에 회동 가능하게 피봇식으로 지지된다. 종동자 암 32의 제 2 단부 69은 상하 방향으로 연장되는 핀 70이 장착된다.
구동 암 33의 중간부 71는 핀 70에 회동 가능하게 피봇식으로 지지된다. 구동 암 33의 제 1 단부 72는 상하 방향으로 연장되는 핀 73이 설치되어 있고, 핀 73은 스윙 암 30의 관통 공 40에 삽입된다.
구동 암 33의 제 2 단부 74는 탄성 부재 75가 설치되어있다. 이 탄성 부재 75은 구동 암 33의 제 2 단부 74에서 구동 암 33의 길이 방향으로 연장 나오고있어 탄성 부재 75의 상단부 76는 구동 휠 29의 근방에 배치된다. 상기 탄성 부재 75로 예를 들어, 판 스프링을 사용할 수 있지만, 판 스프링 이외의 탄성 부재가 사용되고있다.
도 5는 스윙 암 30의 제 1 단부 36에 설치된 롤러 38에 캠 휠 18의 캠 21이 맞닿는하여 스윙 암 30이 캠 21에 가압 된 스윙 암 30이 제 1 방향 A에 회동 사이의 종동자 암 32 나 구동 암 33의 움직임을 나타내는 모식도이다. 도 6은 바이어스 수단 31 (도 1, 도 2)의 바이어스에 의해 스윙 암 30가 제 2 방향 B로 회전하는 동안의 종동자 암 32 나 구동 암 33의 움직임을 나타내는 모식도이다 . 이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 스윙 암 30이 제 1 방향 A 나 제 2 방향 B로 회전하는 동안의 종동자 암 32 나 구동 암 33의 움직임에 대해 설명한다. 또한 다음에 설명하는 움직임은 다음의 1, 2를 충족시키기 위해 암기구 8과 구동 휠 29과의 상대적인 위치 관계가 조정되는 것으로 생기는 것이다.
(1) 도 5와 같이 핀 73이 관통 구멍 40의 제 2 단측의 내주면에 맞닿는 상태에서는 핀 35과 탄성 부재 75의 선단 사이의 거리가 핀 35과 구동 휠 29 의 외 주연 사이의 최단 거리 D 이하인 것으로, 탄성 부재 75의 상단부 76이 구동 휠 29의 외 주연에 접촉하지 않는다.
(2) 도 6과 같이 핀 73이 관통 구멍 40의 제 1 단 측의 내주면에 맞닿는 상태에서는 핀 35과 탄성 부재 75의 선단 사이의 거리가 핀 35과 구동 휠 29 외주 가장자리 사이의 최단 거리 D보다 큰 것으로, 탄성 부재 75의 상단부 76이 구동 휠 29의 외 주연에 접촉한다.
또한 위의 "핀 35과 탄성 부재 75의 선단 사이의 거리」는 도 5와 같이 탄성 부재 75가 곡선없이 직선 연장하는 것을 전제로하는 거리이며, 다음 식 1에서 요구된다.
[식 1]
또한 위의 "핀 35와 구동 휠 29의 외 주연 사이의 최단 거리 D"는 핀 35와 구동 휠 29의 중심을 연결하는 직선 상에있어서, 핀 35과 구동 휠 29의 외 주연과 사이의 거리이다.
스윙 암 30이 제 1 방향 A로 회전하는 동안은 도 5와 같이 핀 73을 스윙 암 30의 타 측으로 이동시켜 관통 공 40의 제 2 단측의 내주면에 강요 회동이 구동 암 33에 발생하여 상기 관통 공 40의 제 2 단측의 내주면에 핀 73이 강요된다. 그리고 이 핀 73의 강요에 따라 스윙 암 30 핀 73를 제 1 방향 A로 견인 할 것이며,이 견인에 의해 구동 암 33가 제 1 방향 A로 이동한다. 그리고 이 구동 암 33의 이동에 따라 핀 70이 종동자 암 32을 제 1 방향 A로 견인하여 종동자 암 32에 핀 35을 축으로하는 제 1 방향 A로 회전이 발생한다.
그리고, 구동 암 33가 제 1 방향 A로 이동하는 사이에 (즉 스윙 암 30이 제 1 방향 A로 회전하는 사이에) 위와 같이 핀 73을 스윙 암 30의 타 측으로 이동시키는 회동이 구동 암 33에 발생하는 것으로, 탄성 부재 75은 그 선단 76가 구동 휠 29의 외주면에 접촉하지 않는 제 1 방향 A로 이동을 발생하는 것으로된다.
한편, 스윙 암 30가 제 2 방향 B로 회동 사이에서는 도 6에 나타낸 바와 같이, 핀 73을 스윙 암 30의 제 1 단 측에 이동시켜 관통 공 40의 제 1 단 측의 내주면에 강요 회동이 구동 암 33에 발생하여 상기 관통 공 40의 제 1 단 측의 내주면에 핀 73이 강요된다. 그리고 이 핀 73의 강요에 따라 스윙 암 30 핀 73 제 2 방향 B를 견인 할 것이며,이 견인에 의해 구동 암 33가 제 2 방향 B로 이동한다. 그리고 이 구동 암 33의 이동에 따라 핀 70이 종동자 암 32을 제 2 방향 B로 견인하여 종동자 암 32에 핀 35을 축으로하는 제 2 방향 B로의 회동이 발생한다.
그리고, 구동 암 33가 제 2 방향 B로 이동하는 사이에 (즉 스윙 암 30가 제 2 방향 B로 회동 사이에서) 위와 같이 핀 73을 스윙 암 30의 타 측으로 이동 시키는 회전 구동 암 33에 발생하는 것으로, 탄성 부재 75은 그 선단 76가 구동 휠 29의 외주면에 접하는 제 2 방향 B 로의 이동을 발생하는 것으로되어 탄성 부재 75가, 구동 휠 29을 가압한다. 그러면 구동 휠 29이 그 둘레 방향의 한 방향 C로 회전하여 발전기 7에서 발전이 이루어진다.
이동 수단 9은 암기구 8 발전기 7 쪽 (도 1, 도 2, 도 3의 왼쪽)와 발전기 7의 반대쪽 (도 1, 도 2, 도 3의 오른쪽)으로 이동시킬 수 가능한 것이다. 이 이동 수단 9는 구동 휠 29에 맞닿는 탄성 부재 75의 범위를 조정하기 위해 설치되어있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 이동 수단 9는 핀 35을지지하는 지지판 80, 지지판 80이 적재되는 가이드 판 81 스테핑 모터 82를 갖고있다.
지지판 80의 측면에는 나사 구멍 83이 형성되어있다. 지지판 80의하면에는, 융기부 84가 형성되어있다. 나사 구멍 83 및 융기부 84는 발전기 7 쪽 (도 1, 도 2, 도 3의 왼쪽)에서 발전기 7의 반대쪽 (도 1, 도 2, 도 3의 오른쪽)으로 연장된다.
가이드 판 81, 코일 스프링 42의 상측에 배치되는 것이며, 받침대 43로부터 위쪽으로 연장 축 부재 (미도시)에 의해 밑면이지지를 받고있다. 코일 스프링 42은 상기 축 부재에 감아지는 것이며, 가이드 판 81 및 받침대 43에 의해 상하로 끼어지고있다. 가이드 판 81의 상면에는 가이드 홈 85이 형성되어있다. 가이드 홈 85은 발전기 7 쪽 (도 1, 도 2, 도 3의 왼쪽)에서 발전기 7의 반대쪽 (도 1, 도 2, 도 3의 오른쪽)으로 연장되는 것으로서,지지 판 80 융기부 84와 결합한다.
가이드 판 81의 측면에는 앵글 86가 설치되어있다. 스테핑 모터 82는 앵글 86에 고정됨으로써, 지지판 80과 가이드 판 81의 측방에 배치되어있다. 스테핑 모터 82는 회전축 87을 갖추고 있으며, 이 회전축 87는 나사 구멍 83과 나사 결합한다.
상기 이동 수단 9은 회전축 87을 정 회전시킴으로써 지지판 80과 핀 35을 발전기 7 쪽 (도 1, 도 2, 도 3의 왼쪽)으로 이동시킬 수 있다. 또한 이동 수단 9은 회전축 87을 역 회전시키는 것으로, 지지판 80과 핀 35을 발전기 7의 반대쪽 (도 1, 도 2, 도 3의 오른쪽)으로 이동시킬 수 있다. 그리고 회전축 87 정 회전에서 지지판 80과 핀 35을 발전기 7 쪽 (도 1, 도 2, 도 3의 왼쪽)으로 이동시킨 경우에는 핀 35의 견인 암기구 8가 발전기 7 쪽 (도 1, 도 2, 도 3의 왼쪽)으로 이동한다. 그러면 구동 암 33가 제 2 방향 B로 이동하는 동안 (도 6 참조), 구동 휠 29에 맞닿는 탄성 부재 75의 범위를 확대 할 수 있다. 한편, 회전축 87의 역 회전에 지지판 80과 핀 35을 발전기 7의 반대쪽 (도 1, 도 2, 도 3의 오른쪽)으로 이동시킨 경우에는 핀 35의 견인 암기구 8 이 발전기 7의 반대쪽 (도 1, 도 2, 도 3의 오른쪽)으로 이동하여 구동 암 33가 제 2 방향 B로 이동하는 사이에 구동 휠 29에 맞닿는 탄성 부재 75의 범위 를 작게 할 수 있다. 또한 지지판 80가 캠 휠 장치 6 측과이 반대쪽으로 이동하는 동안은 융기부 84과 가이드 홈 85과의 결합에 의해 지지판 80의 이동을 안내하기 때문에 지지판 80의 이동이 원활하게 이루어진다. 또한 회전축 87 회전 발전기 7에서 발생하는 전력을 동력원으로 생기는 것이며, 회전축 87 회전 방향과 회전 각도는 발전 시스템이 준비 조작반 (미도시)에 대한 조작으로 설정 가능 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 발전 시스템 1 회전축 11의 토크가 벨트기구 4와 변속기 3과 캠 휠 18과 암기구 8을 통해 구동 휠 29에 전달 됨으로써 구동 휠 29이 회전하고,이 회전에 따라 발전이 이루어진다. 그리고, 본 실시 형태의 발전 시스템 1 하천, 수로, 해안, 바람이 강한 장소 등에 설치되는 것으로, 회전축 11에 수력과 풍력을 추가하여 회전축 11을 회전시킬 수 있다. 이상에서, 본 실시 형태의 발전 시스템 1에 의하면, 하천, 수로, 해안, 바람이 강한 장소 등에 설치되는 것으로, 수력과 풍력 자연 에너지에 의한 발전이 가능하다.
또한 본 실시 형태의 발전 시스템 1에 의하면, 암기구 8과 구동 휠 29과의 상대적인 위치 관계를 적절히 조정함으로써, 구동 암 33가 제 2 방향 B로 이동하는 경우에만 (즉 스윙 암 30 제 2 방향 B로 회전하는 경우에만), 탄성 부재 75을 구동 휠 29에 접촉시켜 구동 암 33가 제 1 방향 A로 이동 할 때 (즉 스윙 암 30이 제 1 방향 A에 번 행동 할 경우에는), 탄성 부재 75을 구동 휠 29에 접촉하지 않도록 할 수 있다. 따라서 구동 휠 29을 주회 리노 한 방향 C에 회전시키는 힘 만 탄성 부재 75에서 구동 휠 29에 추가되고 그 반대 방향의 힘은 탄성 부재 75에서 구동 휠 29에 추가 없다. 따라서 발전 시스템 1에 의하면, 구동 휠 29의 원주 방향의 방향 C에 구동 휠 29를 감속시키지 않고 회전시킬 수 있다. 이에 따라 발전량을 크게 할 수 있다.
또한 본 실시 형태의 발전 시스템 1에 의하면, 이동 수단 9가 설치되는 것으로, 암기구 8 발전기 7 쪽 (도 1, 도 2, 도 3의 왼쪽)와 발전기 7의 반대쪽 (도 1, 도 2, 도 3의 왼쪽)으로 이동시킬 수 있다. 그리고 이 점에서 구동 암 33가 제 2 방향 B로 이동하는 사이에 구동 휠 29의 외주면에 접하는 탄성 부재 75의 범위를 바꿀 수 있기 때문에, 탄성 부재 75가 구동 휠 29에 추가 힘 를 조정할 수 있다. 그러면 구동 휠 29의 회전 속도를 조정할 수 있으므로, 발전기 7의 단위 시간당 발전량을 원하는 것으로 할 수 있다.
또한 본 실시 형태의 발전 시스템 1은 벨트기구 4와 변속기 3과 주요 구동축 19를 통해 회전축 11의 토크가 캠 휠 18에 전달되는 것으로, 캠 휠 18이 회전한다. 그리고 변속기 3 출력축 14의 회전 수가 일정하게되도록 변속비가 제어되는 것으로, 회전축 11의 회전 속도가 일정하지 않을 경우에도 캠 휠 18의 회전 속도를 일정하게하고, 캠 21이 스윙 암 30에 접하는 시간 간격을 일정하게 할 수 있다. 그리고 이 점에서 탄성 부재 75가 구동 휠 29에 접하는 시간 간격을 일정하게되기 때문에, 구동 휠 29의 회전 속도를 일정하게 할 수 있다. 따라서 본 실시 형태의 발전 시스템 1에 의하면 발전이 안정적으로 진행된다.
또한 본 실시 형태의 발전 시스템 1에 의하면, 회전 수단 54에 따라 스윙 암 30의 방향을 조정할 수 있는 것으로, 암기구 8의 점검이나 수리를 위해 스윙 암 30의 제 1 단부 36 (롤러 38에 캠 21을 맞 닿게하지 않도록 할 수 있다. 그러면 스윙 암 30가 회전하지 않는 것으로되기 때문에, 암기구 8의 점검과 수리를 용이하게 할 수 있다.
또한 본 실시 형태의 발전 시스템 1은 클러치기구 20에 의해 주 구동축 19과 캠 휠 18을 절단하면 캠 휠 18이 회전하지 않을 것으로, 스윙 암 30의 제 1 단부 36 (롤러 38)에 캠 21이 맞닿지 않게된다. 이렇게해도 스윙 암 30가 회전하지 않는 것으로되기 때문에, 암기구 8의 점검과 수리를 용이하게 할 수 있다.
또한 본 발명의 광 발전 시스템 1 위의 실시예에 나타낸 것에 한정되지 않고 다양한 변형 할 수 있다.
예를 들어, 상기 실시예에서, 스윙 암 30의 제 2 단측 39에 관통 공 40을 형성하고, 구동 암 33의 제 1 단부 72 핀 73을 설치 예를 나타 냈지만, 이것과는 반대로, 구동 암 33의 제 1 단 측에 관통 공을 형성하고 스윙 암 30의 제 2 단부 39에 상하 방향으로 연장 핀을 형성하여 상기 핀을 상기 구동 암 33의 제 1 단 측에 형성된 관통 구멍에 삽입 통과 시켜도 좋다. 이렇게해도 스윙 암 30이 제 1 방향 A 나 제 2 방향 B로 회전하는 동안, 종동자 암 32 나 구동 암 33 도 5와 도 6과 움직임을 야기 할 수 있다.
또한 본 발명의 광 발전 시스템 1은 암기구 8의 이동을 제어하기위한 이동 제어 장치 88가 설치되어있다. 도 7은 이동 제어 장치 88의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 이동 제어 장치 88는 센서 89 컴퓨터 90를 구비하고있다. 이러한 센서 89와 컴퓨터 90는 발전기 7에서 발생하는 전력으로 작동 할 것이다.
센서 89은 발전기 7에 설치되어 구동 휠 29의 단위 시간당 회전 수를 측정하는 것이다. 이 센서 89로 공지 된 광학 센서와 초음파 센서를 사용할 수 있다.
컴퓨터 90는 예를 들면 광 발전 시스템 1 조작반 (미도시)에 설치되는 소형 컴퓨터이다. 컴퓨터 90는 CPU, 메모리, 인터페이스 및 입력 장치를 갖추고있다. 컴퓨터 90는 인터페이스를 통해 센서 89의 측정 값을 소정 시간 간격으로 취득하여 센서 89의 각 측정 값을 메모리에 저장하거나 인터페이스를 통해 회전축 83 정 회전 역 회전 시키기위한 신호를 스테핑 모터 82에 보내거나 입력 장치에서 입력 된 정보를 메모리에 저장하는 것이 가능하다.
그리고 컴퓨터 90은 CPU가 메모리에 저장되어있는 프로그램을 실행하여 모터 제어 수단 91이 기능으로 구성된다. 모터 제어 수단 91은 센서 89의 측정 값에 따라 스테핑 모터 82를 제어하는 것이다.
도 8에 나타낸 플로우 차트는 모터 제어 수단 91에 의한 처리를 나타내고있다. 도 8에 나타낸 처리는 센서 89의 측정 값 K가 컴퓨터 90에 얻을 때마다 실행된다. 이하,도 8에 나타낸 처리에 대해 설명한다.
우선 모터 제어 수단 91은 센서 89의 측정 값 K와 메모리에 기억되어있는 목표 값 M과 비교한다 (단계 S101). 목표치 M은 입력 장치로부터 입력 된 메모리에 기억 된 것이다.
그리고 센서 89의 측정 값 K가 목표치 M보다 큰 경우에는 (K> M의 경우) 모터 제어 수단 91은, 스테핑 모터 82의 회전축 87을 소정 각도 역 회전시킨다 (단계 S102). 구체적으로는 모터 제어 수단 91은 회전축 87을 소정 각도 역 회전 신호를 인터페이스를 통해 스테핑 모터 82에 전송한다. 이렇게하면 암기구 8 발전기 7 반대편에 소정 거리 이동하고 구동 암 33가 제 2 방향 B로 이동하는 사이에 구동 휠 29에 맞닿는 탄성 부재 75의 범위가 작아진다.
또한 센서 89의 측정 값 K가 목표치 M보다 작은 경우에는 (K <M의 경우)
모터 제어 수단 91은, 스테핑 모터 82의 회전축 87을 소정 각도 정 회전시킨다. 구체적으로는 모터 제어 수단 91은 회전축 87을 소정 각도 정 회전 신호를 인터페이스를 통해 스테핑 모터 82에 전송한다. 이렇게하면 암기구 8 발전기 7 측에 소정 거리 이동하고 구동 암 33가 제 2 방향 B로 이동하는 사이에 구동 휠 29에 맞닿는 탄성 부재 75의 범위가 커진다.
또한 센서 89의 측정 값 K가 목표 값 M과 동일한 경우에는 (K = M의 경우) 모터 제어 수단 91이 회전축 87을 회전시키지 않고 도 8의 처리는 종료한다.
도 8의 처리에 의하면, 구동 휠 29의 회전 수 K (즉 센서 89의 측정 값 K)가 목표치 M보다 큰 경우에는 (K> M의 경우), 회전축 87의 역 회전 에서 암기구 8이 발전기 7 반대쪽으로 이동하여 구동 휠 29에 맞닿는 탄성 부재 75의 범위가 작아지고, 구동 휠 29의 회전 수가 저하된다. 또한 구동 휠 29의 회전 수 (센서 89 측정 값)이 목표 값보다 작은 경우에는 (K <M의 경우), 회전축 87 정 회전에서 암기구 8이 발전기 7 반대편으로 이동하여 구동 휠 29에 맞닿는 탄성 부재 75의 범위가 커지고, 구동 휠 29의 회전 수가 증가한다. 이상에 의해 구동 휠 29의 회전 수를 목표 값에 접근 할 수 있다.
또한, 단계 102에서 모터 제어 수단 91이 회전축 87을 역 회전 각도와 단계 S103에서 모터 제어 수단 91이 회전축 87을 정 회전 각도 센서 89의 측정 값과 목표 값과의 차이의 절대 값에 비례하는 각도로되어있다. 이렇게함으로써 신속하고 안정적으로 구동 휠 29의 회전 수를 목표 값에 접근 할 수 있다.
즉, 구동 휠 29의 회전 수 (센서 89 측정 값)가 목표치보다 훨씬 큰 경우에는 센서 89의 측정 값과 목표 값과의 차이의 절대 값이 커질 것으로, 모터 제어 수단 91 큰 각도로 회전축 87을 역 회전시킨다. 이렇게하면 암기구 8이 발전기 7 반대편으로 크게 이동하기 때문에 구동 휠 29에 맞닿는 탄성 부재 75의 범위가 현저하게 작아진다. 따라서, 구동 휠 29의 회전 수는 크게 감소하여 목표 값에 접근한다.
또한, 구동 휠 29의 회전 수 (센서 89 측정 값)가 목표치보다 약간 큰 경우에는 센서 89의 측정 값과 목표 값과의 차이의 절대 값이 커질 것으로, 모터 제어 수단 91 작은 각도로 회전축 87을 역 회전시킨다. 이렇게하면 암기구 8이 발전기 7 반대편에 불과 이동하기 때문에 구동 휠 29에 맞닿는 탄성 부재 75의 범위가 약간 작아진다. 따라서, 구동 휠 29의 회전 수는 작게 감소하여 목표 값에 접근한다.
또한, 구동 휠 29의 회전 수 (센서 89 측정 값)가 목표치보다 훨씬 작은 경우에는 센서 89의 측정 값과 목표 값과의 차이의 절대 값이 커질 것으로, 모터 제어 수단 91 큰 각도로 회전축 87을 정 회전시킨다. 이렇게하면 암기구 8이 발전기 7 측으로 크게 이동하기 때문에 구동 휠 29에 맞닿는 탄성 부재 75의 범위가 현저하게 커진다. 따라서, 구동 휠 29의 회전 수는 크게 증가하여 목표치에 접근한다.
또한, 구동 휠 29의 회전 수 (센서 89 측정 값)가 목표치보다 약간 작은 경우에는 센서 89의 측정 값과 목표 값과의 차이의 절대 값이 작아지는 것으로, 모터 제어 수단 91 작은 각도로 회전축 87을 정 회전시킨다. 이렇게하면 암기구 8이 발전기 7 측에 불과 이동하기 때문에 구동 휠 29에 맞닿는 탄성 부재 75의 범위가 약간 커진다. 따라서, 구동 휠 29의 회전 수는 작게 증가하여 목표치에 접근한다.
또한 본 발명의 광 발전 시스템 1은 캠 휠 18의 회전을 제어하는 회전 제어 장치 94가 설치되어있다.
도 9는 회전 제어 장치 94의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 9와 같이 회전 제어 장치 94는 센서 95 컴퓨터 96를 구비하고있다. 이러한 센서 95와 컴퓨터 96은 발전기 7에서 발생하는 전력으로 작동 할 것이다.
센서 95 주 구동축 19의 단위 시간당 회전 수를 측정하는 것이다. 이 센서 95로 공지 된 광학 센서와 초음파 센서를 사용할 수 있다.
컴퓨터 96은 CPU, 메모리, 인터페이스 및 입력 장치를 갖추고있다. 이 컴퓨터 96 인터페이스를 통해 센서 95 측정 값을 소정 시간 간격으로 취득하여 센서 95 각 측정 값을 메모리에 저장하거나 주 구동축 19과 캠 휠 18을 연결하거나 절단시키는 신호를 클러치기구 20에 보내거나 입력 장치에서 입력 된 정보를 메모리에 저장하는 것이 가능하다.
그리고 컴퓨터 96은 CPU가 메모리에 저장되어있는 프로그램을 실행하는 것으로, 클러치 제어 수단 97이 기능으로 구성된다. 클러치 제어 수단 97은 센서 95 측정 값에 따라 클러치기구 20를 제어하는 것이다.
도 10 플로우 차트는 클러치 제어 수단 97에 의한 처리를 나타내고있다. 도 10 처리는 센서 95의 측정 값을 컴퓨터 96에 얻을 때마다 실행된다. 이하,도 10에 나타낸 처리에 대해 설명한다.
첫째, 클러치 제어 수단 97은 센서 95 측정 값이 메모리에 저장되어있는 소정 값을 초과했는지 여부를 판정한다 (단계 S201). "센서 95 측정 값이 소정 값을 웃돌았다"는 이전의 센서 95 측정 값이 소정 값 미만이며, 이번 센서 95 측정 값이 소정 값 이상이 된 것을 의미한다. 소정 값은 입력 장치로부터 입력 된 메모리에 기억 된 것이다.
센서 95 측정 값이 소정 값을 초과하는 경우에는 (단계 S201에서 YES), 클러치 제어 수단 97 제 4 인터페이스를 통해 주 구동축 19과 캠 휠 18을 절단시키는 신호를 클러치기구 20에 전송한다 (단계 S202). 이는 주 구동축 19과 캠 휠 18이 절단되고, 캠 휠 18는 회전하지 않는 것으로된다.
그리고 센서 89에서 측정 값이 다시 얻은 경우에는 다시 단계 S201에서의 처리가 이루어진다. 그리고 센서 95 측정 값이 소정 값을 하회 한 경우에는 단계 S201에서 NO를 판정하는 것으로, 클러치 제어 수단 97은 센서 95 측정 값이 메모리에 저장되어있는 소정 값 이하 타카 여부를 판정한다 (단계 S203). "센서 95 측정 값이 소정 값을 하회했다"는 이전의 센서 95 측정 값이 소정 값 이상이며, 이번 센서 95 측정 값이 소정 값 이하가 된 것을 의미한다.
그리고 센서 95 측정 값이 소정 값을 하회 한 경우에는 (단계 S203에서 YES), 클러치 제어 수단 97 제 4 인터페이스를 통해 주 구동축 19과 캠 휠 18을 연결시키는 신호를 클러치기구 20에 전송한다 (단계 S204). 이는 주 구동축 19과 캠 휠 18이 연결되어, 캠 휠 18는 회전하는 것이된다.
이상의 회전 제어 장치 94에 의하면, 캠 휠 18이 고속으로 회전 할 때, 캠 휠 18의 회전을 정지시킬 수 있다. 따라서 캠 21로부터 가해지는 충격으로 스윙 암 30에 손상이 생기는 것을 방지 할 수 있다.
또한 본 발명의 발전 시스템은도 1 내지도 3에 나타낸 바이어스 수단 31 대신도 11에 도시 활력 수단 98가 설치되어있다.
바이어스 수단 98 어큐뮬레이터 99과 회동 부재 100를 구비하고있다.
회동 부재 100는 중간부 101가 핀 35에 회동 가능하게 피봇식으로 지지된다. 회동 부재 100의 제 1 단부 102는 상하 방향으로 연장되는 핀 103이 고정되어 있고, 핀 103는 스윙 암 30의 제 1 단 측에 형성되는 관통 공 104에 삽입 관통되어있다.
어큐뮬레이터 99은 축압 가스를 수용하는 용기 105 용기 105에서 뻗어 나오는 피스톤 106을 구비하고 있고, 피스톤 106의 상단부 107은 회동 부재 100의 제 2 단부 108에 연결되어있다.
위의 활력 수단 98에 의하면, 스윙 암 30이 제 1 방향 A에 회동함에 따라 회동 부재 100가 제 1 방향 A로 회전하여 피스톤 106는 용기 105를 향해 후퇴한다. 그리고 이 피스톤 106의 후퇴에 따라 용기 105의 내부에 잉여 기체가 도입됨으로써 축압 가스가 압축된다. 그리고 이 압축 된 축압 가스 팽창력에 의해 피스톤 106는 용기 105의 반대편에 전진이 전진함에 따라 회동 부재 100와 스윙 암 30가 제 2 방향 B로 가압 됨으로써 , 회동 부재 100와 스윙 암 30가 제 2 방향 B로 회전한다.
위의 활력 수단 98이 설치되는 경우도 1 내지도 3에 나타낸 바이어스 수단 98이 설치되는 경우뿐만 아니라 스윙 암 30을 제 2 방향 B로 가압하여 스윙 암 30을 제 2 방향 B로 회전시킬 수 있다. 그리고 이 점에서 탄성 부재 75을 구동 휠 29에 접촉시켜, 구동 휠 29을 회전시킬 수 있기 때문에 발전이 가능하게된다. 또한 위의 활력 수단 98은 회동 부재 100를 통해 축압 가스 팽창력을 스윙 암 30에 전달하여 스윙 암 30을 제 2 방향 B로 가압하는 것인데, 예를 들면, 피스톤 106의 상단부 107 스윙 암 30의 제 1 단 측에 연결하여 축압 가스 팽창력을 스윙 암 30에 전달하여 스윙 암 30을 제 2 방향 B로 가압하도록하고있다 .
또한 회동 부재 100를 생략하고 피스톤 106의 상단부 107 스윙 암 30의 제 2 단측 39에 연결되어있다. 이 경우 스윙 암 30이 제 1 방향 A로 회전 할 때, 스윙 암 30가 피스톤 106을 가압하여 피스톤 106는 용기 105를 향해 후퇴한다. 그리고 이 피스톤 106의 후퇴에 따라 용기 105의 내부에 잉여 기체가 도입 됨으로써 축압 가스가 압축된다. 그리고 이 압축 된 축압 가스 팽창력에 의해 피스톤 106는 용기 105의 반대편에 전진이 전진함에 따라 스윙 암 30가 제 2 방향 B로 가압 됨으로써 스윙 암 30 제 2 방향 B로 회전한다.
또한 본 발명의 발전 시스템은 도 12과 같이 변형 될 수 있다. 도 12에 도시 발전 시스템 110은 캠 휠 장치 6은 세 캠 휠 18과 이 3 개의 캠 휠 18를 회전 가능하게 피봇식으로 지지하는 주요 구동축 111을 포함한다 물건으로되어있다. 그리고 캠 휠 18의 각각에 대해 암기구 8과 발전기 7이 설치되어있다.
도 12 변형 예의 발전 시스템 110은 터빈 2 회전축 11의 토크가 주 구동축 111에 전달되는 것으로, 주 구동축 111이 회전한다. 그리고 주 구동축 111의 토크가 캠 휠 18의 각각에 전달되는 것으로, 캠 휠 18의 각각 회전한다. 그리고 각 캠 휠 18의 캠 21이 각각 암기구 8의 스윙 암 30의 제 1 단부에 접촉하고, 각 암기구 8의 스윙 암 30에 도 2와 도 3에 나타낸 방향 A 및 방향 B 에 회동이 생긴다. 그리고 각 암기구 8의 스윙 암 30가 방향 B로 회전하는 동안 각 암기구 8의 탄성 부재 75가 각각 발전기 7의 구동 휠 29에 접촉한다. 이렇게하면 각 발전기 7의 구동 휠 29이 회전하여 각 발전기 7에서 발전이 이루어진다.
도 12의 변형 예의 발전 시스템 110에 의하면, 하나의 회전축 11의 회전에 여러 발전기 7의 구동 휠 29을 회전시킬 수 있기 때문에 설비 비용을 저렴하게 억제하면서 큰 발전량 를 얻을 수 있다. 따라서 발전 효율을 높일 수 있다.
또한 상기 변형 예의 발전 시스템 110에 설치되는 캠 휠 18 암기구 8 발전기 7의 수는 도시 예 3에 한정되지 않고, 3 이외의 여러으로 할 수 있다.
또한 상기 변형 예의 발전 시스템 110은 바람직하게는 복수의 캠 휠 18 중 하나의 캠 휠 18의 외주면으로부터 돌출하는 캠 21은 다른 캠 휠 18의 외주면으로부터 돌출하는 캠 21 평면 영상으로 겹치지 않는 것으로된다. 이렇게하면 여러 캠 휠 18의 캠 21이 동시에 스윙 암 30의 제 1 단부에 접촉하지 않기 때문에 (즉 캠 휠 18의 각각의 캠 21이 스윙 암 30에 접하는 타이밍이 어긋나는 때문에) 주로 구동 축 111의 회전력이 작아도 발전 시스템 110에 설치되는 복수의 스윙 암 30을 회전시킬 수 있다.
1, 110 발전 시스템,
2 터빈,
3 변속기,
6 캠 휠 장치,
7 발전기,
8 암기구,
9 이동 수단
11 회전 축 (제 1 회전축)
13 입력축,
14 출력축,
18 캠 휠,
19 주 구동축,
20 클러치기구,
21 캠,
28 회전축 (제 2 회전축)
29 구동 휠,
30 스윙 암,
31 부 세력 수단
32 종동자 팔,
33 구동 암,
34 스윙 암의 중간부,
35 핀 (제1 핀)
36 스윙 암의 제 1 단부,
39 스윙 암의 제 2 단측,
40 관통 공(구멍) (제 1 관통 공(구멍))
41 관통 공(구멍) (제 2 관통 공(구멍))
42 코일 스프링,
43 받침대
44 블록 (제1 블록)
47 블록 (제2 블록)
51 튜브,
54 회전 수단
55 드라이브,
56 솔레노이드,
57 회전축 (제 4 회전축)
58 스테핑 모터 (제 2 스테핑 모터)
60 회동 부재,
62 관통 공(구멍) (제 3 관통 공)
63 핀 (제4 핀)
66 플런저,
67 리세스,
68 종동자 암의 제 1 단부,
69 종동자 암의 제 2 단부,
70 핀 (제2 핀)
71 구동 암의 중간부,
72 구동 암의 제 1 단부,
73 핀 (제3 핀)
74 구동 암의 제 2 단부,
75 탄성 부재
76 탄성 부재의 상단부,
80 지지판,
82 스테핑 모터 (제 1 스테핑 모터)
83 나사 구멍
87 회전축 (제 3 회전축)
88 이동 제어 장치,
89 센서 (제 1 센서)
91 모터 제어 수단
94 회전 제어 장치,
95 센서 (제 2 센서)
97 클러치 제어 수단
99 어큐뮬레이터,
105 용기(컨테이너)
A 제 1 방향
B 제 2 방향
2 터빈,
3 변속기,
6 캠 휠 장치,
7 발전기,
8 암기구,
9 이동 수단
11 회전 축 (제 1 회전축)
13 입력축,
14 출력축,
18 캠 휠,
19 주 구동축,
20 클러치기구,
21 캠,
28 회전축 (제 2 회전축)
29 구동 휠,
30 스윙 암,
31 부 세력 수단
32 종동자 팔,
33 구동 암,
34 스윙 암의 중간부,
35 핀 (제1 핀)
36 스윙 암의 제 1 단부,
39 스윙 암의 제 2 단측,
40 관통 공(구멍) (제 1 관통 공(구멍))
41 관통 공(구멍) (제 2 관통 공(구멍))
42 코일 스프링,
43 받침대
44 블록 (제1 블록)
47 블록 (제2 블록)
51 튜브,
54 회전 수단
55 드라이브,
56 솔레노이드,
57 회전축 (제 4 회전축)
58 스테핑 모터 (제 2 스테핑 모터)
60 회동 부재,
62 관통 공(구멍) (제 3 관통 공)
63 핀 (제4 핀)
66 플런저,
67 리세스,
68 종동자 암의 제 1 단부,
69 종동자 암의 제 2 단부,
70 핀 (제2 핀)
71 구동 암의 중간부,
72 구동 암의 제 1 단부,
73 핀 (제3 핀)
74 구동 암의 제 2 단부,
75 탄성 부재
76 탄성 부재의 상단부,
80 지지판,
82 스테핑 모터 (제 1 스테핑 모터)
83 나사 구멍
87 회전축 (제 3 회전축)
88 이동 제어 장치,
89 센서 (제 1 센서)
91 모터 제어 수단
94 회전 제어 장치,
95 센서 (제 2 센서)
97 클러치 제어 수단
99 어큐뮬레이터,
105 용기(컨테이너)
A 제 1 방향
B 제 2 방향
Claims (12)
- 수력이나 풍력이 가해짐으로써 제 1 회전축이 회전하는 터빈,
외주면으로부터 돌출하는 캠을 갖는 캠 휠을 포함하고, 상기 제 1 회전축의 토크가 상기 캠 휠에 전달되는 것으로부터 상기 캠 휠이 회전하는, 캠 휠 장치,
제 2 회전축과 상기 제 2 회전축에 연결되는 구동 휠을 포함하고, 상기 구동 휠의 회전에 따라 상기 제 2 회전축이 회전하여 상기 제 2 회전축의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환하여 발전 가능한 발전기, 및
상기 캠 휠 장치와 상기 발전기 사이에 배치되는 암(arm) 기구를 포함하고,
상기 캠 휠의 회전에 따라 상기 캠이 상기 암 기구에 접촉하여, 상기 암 기구에 회동이 생겨, 이 회동에 따라 상기 암 기구가 상기 구동 휠에 접촉하여, 상기 구동 휠이 회전하는, 발전 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 암기구는 스윙 암과, 바이어싱 수단(biasing means)과, 종동자 암(follower arm)과 구동 암(drive arm)을 포함하고,
상기 스윙 암의 중간부는 상하 방향으로 연장되는 제 1 핀에 회동 가능하도록 피봇식으로(pivotally) 지지되고, 상기 스윙 암의 제 1 단부는 상기 캠 휠 근처에 배치되고, 상기 스윙 암의 제 2 단부 측에는 상기 스윙 암의 길이 방향으로 연장되는 제 1 관통 공이 형성되고,
상기 캠 휠의 회전으로 상기 캠이 상기 스윙 암의 제 1 단부에 접촉할 때마다 상기 스윙 암은 상기 캠의 가압에 의해 상기 제 1 핀을 축으로하는 제 1 방향으로의 회동이 발생하고,
상기 바이어싱 수단은 상기 스윙 암이 상기 제 1 방향으로 회전 할 때마다 상기 제 1 방향과는 반대의 제 2 방향으로 상기 스윙 암을 바이어싱(biasing)하는 것이며, 상기 스윙 암은 상기 제 1 방향으로 회동한 뒤, 바이어싱 수단의 바이어싱 힘에 의해 반전되어 상기 제 2 방향으로 회동하고,
상기 종동자 암의 제 1 단부는 상기 제 1 핀에 의해 피봇식으로 지지되어 회동 가능하고, 상기 종동자 암의 제 2 단부에는 상하 방향으로 연장되는 제 2 핀이 장착되고,
상기 구동 암의 중간부는 상기 제 2 핀에 회동 가능하게 피봇식으로 지지되고, 상기 구동 암의 제 1 단부에는 상하 방향으로 연장되는 제 3 핀이 설치되고, 상기 제 3 핀은 상기 스윙 암 제 1 관통 공에 삽입 관통되고,
상기 구동 암의 제 2 단부에는 탄성 부재가 부착되고, 상기 탄성 부재는 상기 구동 암의 제 2 단부에서 상기 구동 암의 길이 방향으로 연장되고, 상기 탄성 부재의 상단부는 상기 구동 휠의 근방에 배치되고,
상기 스윙 암이 상기 제 1 방향으로 회전하는 사이에, 상기 제 3 핀을 상기 스윙 암의 제 2 단부로 이동시켜 상기 스윙 암의 제 1 관통 구멍의 내주면에 대한 회동이 상기 구동 암에 발생하고, 상기 스윙 암이 상기 제 3 핀을 상기 제 1 방향으로 견인하고, 이 견인으로부터 상기 구동 암이 상기 제 1 방향으로 이동하고, 상기 제 2 핀의 견인에 의해 상기 종동자 암이 상기 제 1 핀을 축으로 상기 제 1 방향으로 회동하고,
상기 구동 암이 상기 제 1 방향으로 이동하는 사이에, 상기 제 3 핀을 상기 스윙 암의 제 2 단부에 이동시키는 회동이 상기 구동 암에 발생하는 것으로, 상기 탄성 부재는 그 상단부가 상기 구동 휠의 외주면에 접촉하지 않는 상기 제 1 방향으로의 이동하고,
상기 스윙 암이 상기 제 2 방향으로 회동하는 사이에, 상기 제 3 핀을 상기 스윙 암의 제 2 단부로 이동시켜 상기 스윙 암의 제 1 관통 구멍의 내주면에 대한 회동이 상기 구동 암에 발생하고, 상기 스윙 암이 상기 제 3 핀을 상기 제 2 방향으로 견인하고, 이 견인으로부터 상기 구동 암이 상기 제 2 방향으로 이동하고, 상기 제 2 핀의 견인에 의해 상기 종동자 암이 상기 제 1 핀을 축으로 상기 제 2 방향으로 회동하고,
상기 구동 암이 상기 제 2 방향으로 이동하는 사이에, 상기 제 3 핀을 상기 스윙 암의 제 2 단부에 이동시키는 회동이 상기 구동 암에 발생하는 것으로, 상기 탄성 부재는 그 상단부가 상기 구동 휠의 외주면에 접촉하는 상기 제 2 방향으로의 이동하고, 상기 탄성 부재의 가압에 의해 상기 구동 휠이 회전하는, 발전 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 암기구를 상기 발전기 측 및 상기 발전기의 반대 측으로 이동시키는 것이 가능한 이동 수단을 더 포함하며,
상기 이동 수단이 상기 암기구를 상기 발전기 측으로 이동시킴으로써, 상기 구동 암이 상기 제 2 방향으로 이동하는 동안 상기 구동 휠의 외주면에 접촉하는 상기 탄성 부재의 범위가 커지고,
상기 이동 수단이 상기 암기구를 상기 발전기의 반대 측으로 이동시키는 것으로, 상기 구동 암이 상기 제 2 방향으로 이동하는 동안 상기 구동 휠의 외주면에 접촉하는 상기 탄성 부재의 범위가 작아지는, 발전 시스템.
- 제3항에 있어서,
상기 이동 수단은 상기 제 1 핀을 지지하는 지지판과, 제 1 스테핑 모터를 포함하고,
상기 지지판의 측면에 나사 구멍이 형성되고,
상기 제 1 스테핑 모터는 상기 지지판의 측방에 배치되는 것으로서, 상기 나사 구멍과 나사 결합하는 제 3 회전축(회전 샤프트)을 포함하고,
상기 제 1 스테핑 모터의 제 3 회전축을 정 방향으로 회전시킴으로써, 상기 지지판 및 상기 제 1 핀이 상기 발전기 측으로 이동하고, 이에 따라 상기 암기구가 상기 발전기 측으로 이동하고,
상기 제 1 스테핑 모터의 제 3 회전축을 반대로 회전시킴으로써, 상기 지지판 및 상기 제 1 핀이 상기 발전기의 반대 측으로 이동하고, 이에 따라 상기 암기구가 상기 발전기의 반대 측으로 이동하는, 발전 시스템.
- 제4항에 있어서,
상기 암기구의 이동을 제어하기 위한 이동 제어 장치를 더 포함하고,
상기 이동 제어 장치는
상기 구동 휠의 단위 시간당 회전 수를 측정하는 제 1 센서와,
상기 제 1 센서의 측정 값에 따라 상기 제 1 스테핑 모터를 제어하는 모터 제어 수단을 포함하고,
상기 모터 제어 수단은,
상기 제 1 센서의 측정 값이 목표 값보다 큰 경우, 상기 제 1 스테핑 모터의 제 3 회전축을 반대로 회전시키고,
상기 제 1 센서의 측정 값이 목표 값보다 작은 경우, 상기 제 1 스테핑 모터의 제 3 회전축을 정방향으로 회전시키는, 발전 시스템.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캠 휠의 회전을 제어하는 회전 제어 장치를 더 포함하고,
상기 캠 휠 장치는 상기 캠 휠을 회전 가능하게 지지하는 주 구동축(구동 샤프트)과, 상기 주 구동축과 상기 캠 휠과의 연결 및 연결 해제를 전환하는 클러치 기구를 더 포함하고,
상기 제 1 회전축의 토크가 상기 주 구동축에 전달되는 것으로, 상기 주 구동축이 회전하고,
상기 주 구동축과 상기 캠 휠이 연결된 상태에서는 상기 주 구동축의 토크가 상기 캠 휠에 전달되는 것으로, 상기 캠 휠이 회전하고,
상기 주 구동축과 상기 캠 휠이 연결 해제된 상태에서는 상기 주 구동축의 토크가 상기 캠 휠에 전달되지 않는 것으로, 상기 캠 휠이 회전하지 않고,
상기 회전 제어 장치는
상기 주 구동축의 단위 시간당 회전 수를 측정하는 제 2 센서와,
상기 제 2 센서의 측정 값에 따라 상기 클러치 기구를 제어하는 클러치 제어 수단을 포함하고,
상기 클러치 제어 수단은,
상기 제 2 센서의 측정 값이 소정 값을 초과하는 경우에, 상기 클러치기구가 상기 주 구동축과 상기 캠 휠을 연결 해제시키고,
상기 제 2 센서의 측정 값이 소정 값 이하로 되는 경우에, 상기 클러치기구가 상기 주 구동축과 상기 캠 휠을 연결시키는, 발전 시스템.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
변속기를 더 포함하고,
상기 변속기는, 상기 제 1 회전축의 토크가 전달됨으로써 회전하는 입력축, 상기 입력축의 토크가 전달됨으로써 회전하는 출력축, 상기 입력축의 단위 시간당 회전 수인 입력 회전 수를 측정하는 제 3 센서, 상기 출력축의 단위 시간당 회전 수인 출력 회전 수를 측정하는 제 4 센서, 및 상기 출력 회전 수가 일정하게되도록, 상기 입력 회전 수와 상기 출력 회전 수의 비율인 변속비를 제어하는 제어 수단을 포함하고,
상기 출력축의 토크가 상기 캠 휠에 전달되는 것으로, 상기 캠 휠이 회전하는, 발전 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 바이어싱 수단은 코일 스프링을 포함하고,
상기 스윙 암이 상기 제 1 방향으로 회동함에 따라 상기 코일 스프링은 이의 지름이 축소하도록 이의 나선 방향으로 힘이 가해지고, 그 가해진 힘에 대한 상기 코일 스프링의 반발력에 의해, 상기 스윙 암은 상기 제 2 방향으로 바이어싱되는, 발전 시스템.
- 제8항에 있어서,
상기 바이어싱 수단은 상기 코일 스프링이 위치되는 받침대와 그 받침대를 그 둘레 방향으로 회전 가능하게 하는 회전 수단을 더 포함하고,
상기 코일 스프링의 제 1 단부는 상기 받침대 혹은 상기 받침대에 고정되는 제 1 블록에 연결되고,
상기 코일 스프링의 제 2 단부는 상기 스윙 암 또는 상기 스윙 암의 제 2 관통 구멍으로 삽입되는 튜브가 연장되는 제 2 블록에 연결되는, 발전 시스템.
- 제9항에 있어서,
상기 회전 수단은 상기 받침대 주변에 배치되는 구동 기구와 솔레노이드를 포함하고,
상기 구동기구는 제 4 회전축을 포함하는 제 2 스테핑 모터, 상기 제 4 회전축에 제 1 단부가 고정되고, 상기 제 4 회전축의 회전에 따라 상기 제 4 회전축을 중심으로 회전하는 회동 부재를 포함하며,
상기 솔레노이드는 보빈에 감긴 코일, 상기 코일을 수납하는 케이스, 상기 코일의 내주부에 배치되는 원통형 요크, 상기 요크의 내주부에 배치되어 상기 코일 에 전원 공급시 상기 요크에 발생하는 자기 흡인력을 받아 상기 요크의 축심 방향에 따라서 전진과 후퇴를 수행하는 플런저를 포함하고,
상기 회동 부재의 제 2 단부 측에는 상기 회동 부재를 관통하는 제 3 관통 구멍이 상기 회동 부재의 길이 방향으로 연장되도록 형성되며,
상기 받침대의 외주에는 위로 연장되는 제 4 핀이 부착되어 있으며, 상기 제 4 핀은 상기 회동 부재의 제 3 관통 구멍에 삽입되어 있으며,
상기 받침대의 외 측면에 복수의 오목부가 상기 받침대의 둘레 방향으로 간격을 두고 형성되어 있고, 상기 복수의 오목부 중 하나에 상기 플런저가 삽입되고,
상기 플런저를 후퇴시켜 상기 플런저를 상기 하나의 오목부에서 제거시킨 후, 상기 제 4 회전축을 회전시켜 상기 회동 부재의 회동을 야기함으로써, 상기 받침대를 회전시켜 상기 플런저가 두 번째 오목부와 대향하도록 할 수 있고,
상기 플런저가 두 번째 오목부와 대향한 상태에서 상기 플런저를 전진시켜 상기 두 번째 오목부에 삽입하여, 상기 받침대의 회전을 조절할 수 있는, 발전 시스템.
- 제2항, 제8항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 바이어싱 수단은 어큐뮬레이터를 포함하고,
상기 어큐뮬레이터는 축압 가스를 수용하는 용기를 포함하고,
상기 스윙 암이 상기 제 1 방향으로 회동함에 따라, 상기 용기의 내부에 잉여 유체가 유입됨으로써, 상기 축압 가스가 압축되고, 압축된 상기 축압 가스 팽창력에 의해 상기 스윙 암은 상기 제 2 방향으로 바이어싱되는, 발전 시스템.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캠 휠 장치는 복수의 캠 휠과 상기 복수의 캠 휠을 회전 가능하게 하며, 상기 복수의 캠 휠을 피봇식으로 지지하는 주 구동축을 포함하고,
각 캠 휠마다 상기 발전기와 상기 암기구가 설치되고,
상기 제 1 회전축의 토크가 상기 주 구동축에 전달되는 것으로, 상기 주 구동축이 회전하고,
상기 주 구동축의 토크가 상기 캠 휠의 각각에 전달되는 것으로, 상기 캠 휠 각각이 회전하는, 발전 시스템.
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