KR102517878B1 - 미세먼지 흡입청소차량 - Google Patents

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Abstract

에너지효율이 개선되도록, 본 발명은 연료를 소비하여 구동됨에 따라 발생되는 구동력을 동력축을 통해 전달하는 차량엔진부; 상기 차량엔진부에 동력 연결되어 상기 구동력을 통해 전력이 생산되도록 영구자석부가 구비된 로터부와, 상기 로터부와의 전자기유도를 통해 전력을 생산하는 스테이터부를 포함하는 적어도 하나 이상의 발전기; 상기 발전기에 전선 연결되어 상기 차량엔진부의 구동시 충전되며, 상기 발전기에서 생산된 전력을 저장하는 전력저장관리부; 상기 전력저장관리부에 전선 연결되어 상기 전력저장관리부에 저장된 전력을 공급받아 구동되되, 노면의 비점오염물질을 흡입하는 흡입수단이 연결되는 진공흡입모터; 및 상기 진공흡입모터를 통해 흡입된 비점오염물질이 필터링되어 수집되는 수집정화부를 포함하는 미세먼지 흡입청소차량을 제공한다.

Description

미세먼지 흡입청소차량{vehicle for fine dust suction and cleaning}
본 발명은 미세먼지 흡입청소차량에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에너지효율이 개선되는 미세먼지 흡입청소차량에 관한 것이다.
일반적으로 비점오염이란 지표면에 축적되어 있던 오염물질이 주로 우천시에 빗물과 함께 쓸려 내려가 하천 등을 오염시키는 것을 말한다. 이때, 비점오염원은 특정한 배출경로를 가지는 점오염원과는 달리, 강우 등에 의한 도시 노면배수와 같이 불특정한 배출경로를 통한 광범위한 배출경로를 가지는 오염원을 말한다.
그리고, 비점오염물질은 주로 우천시 지표면 유출수와 함께 유출되는 오염물질로 도시지역의 교통오염물질, 먼지와 쓰레기, 지표면에 떨어진 대기오염물질 등을 포함하며, 다양한 종류의 오염물질을 포함한 채로 배출되는 빗물이 주된 비점오염원이 된다.
이러한 비점오염물질을 제거하기 위해 도로의 노면을 청소하는 노면 청소차량이 사용되고 있으며, 노면 청소차량은 비점오염물질을 제거하는 방식에 따라 건식 및 습식으로 구분될 수 있다. 여기서, 습식 노면 청소차량은 노면 청소 도중 발생되는 부유 먼지가 가습되어 외부로 비산되는 것이 방지되도록 워터노즐을 통하여 물을 노면에 분사하여 노면을 가습하면서 브러시를 이용해 비점오염물질을 브러싱함과 동시에 진공 흡입하는 방식이다.
그러나, 종래의 노면 청소차량에는 차량의 엔진과는 별도로 워터노즐, 진공 흡입, 브러싱 등의 구동을 위한 청소용 엔진이 배치되는 공간이 더 요구되므로 공간활용성이 저하되는 문제점이 있었다.
특히, 차량의 엔진 및 청소용 엔진이 각각 구동시 소모되는 화석연료가 증가되며 청소용 엔진이 배치되어 노면 청소차량의 무게가 증가됨에 따라 연비가 저하되므로 에너지효율이 감소되는 문제점이 있었다.
한국 등록실용신안 제20-0206419호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 에너지효율이 개선되는 미세먼지 흡입청소차량을 제공하는 것을 해결과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 연료를 소비하여 구동됨에 따라 발생되는 구동력을 동력축을 통해 전달하는 차량엔진부; 상기 차량엔진부에 동력 연결되어 상기 구동력을 통해 전력이 생산되도록 영구자석부가 구비된 로터부와, 상기 로터부와의 전자기유도를 통해 전력을 생산하는 스테이터부를 포함하는 적어도 하나 이상의 발전기; 상기 발전기에 전선 연결되어 상기 차량엔진부의 구동시 충전되며, 상기 발전기에서 생산된 전력을 저장하는 전력저장관리부; 상기 전력저장관리부에 전선 연결되어 상기 전력저장관리부에 저장된 전력을 공급받아 구동되되, 노면의 비점오염물질을 흡입하는 흡입수단이 연결되는 진공흡입모터; 및 상기 진공흡입모터를 통해 흡입된 비점오염물질이 필터링되어 수집되는 수집정화부를 포함하되, 상기 로터부는 상기 차량엔진부와 연결되어 회전 가능하게 배치되되, 일측에 상기 영구자석부가 구비되고 타측에 전자기유도를 통해 생산되는 전력이 기설정범위내로 유지되도록 극성제어용 전압조절코일이 구비된 전자석부가 구비되며, 상기 스테이터부는 상기 로터부의 외주를 감싸며 배치되되, 전력 생산을 위한 유도코일이 권선되어 구비되고, 상기 유도코일과 회로 연결되어 상기 유도코일에서 발생된 교류전압을 직류전압으로 변환하는 정류부와, 상기 정류부에 회로 연결되어 상기 정류부에서 변환된 직류전압 및 전류를 측정하는 측정부와, 상기 측정부에서 발전된 전압을 기설정범위와 비교하여 상기 전압조절코일에 순방향 및 역방향 중 어느 한 방향으로 전류를 선택적으로 인가하는 제어부를 더 포함하되, 상기 전압조절코일은 전류 흐름을 순방향 및 역방향 중 어느 하나로 선택적으로 변환하는 극성변환부에 회로 연결되며, 상기 측정부에서 측정된 직류전압이 기설정치를 초과하는 경우 상기 제어부가 상기 전압조절코일에 역방향 전류를 인가하고, 상기 측정부에서 측정된 직류전압이 기설정치 미만인 경우 상기 제어부가 상기 전압조절코일에 순방향 전류를 인가함을 특징으로 하는 미세먼지 흡입청소차량을 제공한다.
상기의 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 차량엔진부의 구동시에 충전개시신호가 인가된 배터리부가 활성화되어 발전기를 통해 지속적으로 충전되므로 배터리부가 소형으로 구비되더라도 진공흡입모터의 구동을 위해 요구되는 충전용량을 만족하므로 종래의 청소용 엔진에 비해 부피 및 중량이 감소되어 에너지효율 및 공간활용성이 현저히 개선될 수 있다.
둘째, 저속 운행됨에 따라 전력저장관리부에 충전되는 전력량이 낮은 경우에도 복수개의 보조발전기 중 적어도 어느 하나가 보조클러치를 통해 선택적으로 차량엔진부의 동력축에 동력 연결되어 발전되므로 생성되는 전력량을 단계적으로 정밀하게 조절가능하여 제어정밀성 및 에너지효율이 현저히 개선될 수 있다.
셋째, 차량엔진부의 시간당회전수(RPM)와 관계없이 스테이터부의 유도코일에서 생산되는 전력이 전자석부의 극성방향 자동 제어를 통해 기설정범위내로 유지되므로 미세먼지 흡입청소차량의 운행시 발전기의 과부하가 예방되며 전력저장관리부가 지속적으로 안전하게 충전되므로 내구성 및 안전성이 개선될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지 흡입청소차량의 내부가 투영된 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지 흡입청소차량을 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지 흡입청소차량에서 발전기를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지 흡입청소차량에서 발전기의 로터부를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지 흡입청소차량에서 발전기를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지 흡입청소차량에서 발전기를 나타낸 회로도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지 흡입청소차량에서 발전기의 제어방법을 나타낸 흐름도.
도 8은 본 발명의 일실시예의 변형예에 따른 미세먼지 흡입청소차량을 나타낸 블록도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세먼지 흡입청소차량을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지 흡입청소차량의 내부가 투영된 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지 흡입청소차량을 나타낸 블록도이다. 그리고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지 흡입청소차량에서 발전기를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지 흡입청소차량에서 발전기의 로터부를 나타낸 사시도이다. 그리고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지 흡입청소차량에서 발전기를 나타낸 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지 흡입청소차량에서 발전기를 나타낸 회로도이다. 그리고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지 흡입청소차량에서 발전기의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
도 1 내지 도 7에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지 흡입청소차량(100)은 차량엔진부(10), 발전기(40), 전력저장관리부(50), 진공흡입모터(60), 및 수집정화부(70)를 포함한다.
여기서, 상기 미세먼지 흡입청소차량(100)은 비점오염물질을 제거하기 위해 도로의 노면을 청소하도록 구비됨으로 이해함이 바람직하다. 물론, 상기 미세먼지 흡입청소차량(100)은 상기 차량엔진부(10), 상기 발전기(40), 및 상기 전력저장관리부(50)의 구성을 통해 청소차 이외의 특장차의 발전시스템에도 적용될 수 있다.
그리고, 상기 차량엔진부(10)는 연료를 소비하여 구동됨에 따라 발생되는 구동력을 동력축을 통해 전달하도록 구비됨이 바람직하다. 이때, 상기 차량엔진부(10)는 상기 미세먼지 흡입청소차량(100)에 구비되는 엔진장치로 이해함이 바람직하다.
또한, 상기 차량엔진부(10)는 구동력을 통해 상기 미세먼지 흡입청소차량(100)이 운행되도록 상기 미세먼지 흡입청소차량(100)의 각 바퀴(11)와 연결되는 동력축과 동력 연결됨이 바람직하다. 또한, 상기 차량엔진부(10)는 상기 발전기(40)의 후술되는 회전축부(21)와 동력 연결됨에 따라 상기 차량엔진부(10)의 구동력이 상기 회전축부(21)의 회전력으로 전환될 수 있다.
한편, 상기 발전기(40)는 상기 차량엔진부(10)에 동력 연결되어 상기 구동력을 통해 전력이 생산되도록 영구자석부(23)가 구비된 로터부(20)와, 상기 로터부(20)와의 전자기유도를 통해 전력을 생산하는 스테이터부(30)를 포함하여 적어도 하나 이상 구비됨이 바람직하다.
이때, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 발전기(40)는 상기 차량엔진부(10)에 직접적으로 동력 연결되는 주발전기(40A)와, 상기 차량엔진부(10)의 동력축에 각각 동력 연결되는 적어도 하나 이상의 보조발전기(40B,40C)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 주발전기(40A)와 상기 보조발전기(40B,40C)는 배치되는 위치만 상이할뿐 상호간의 형태 및 내부 구성은 실질적으로 동일하게 구비됨으로 이해함이 바람직하다. 더불어, 상기 발전기(40)는 동력 연결/차단을 위한 별도의 클러치 없이 상기 차량엔진부(10) 또는 상기 동력축에 항시 연결됨으로 이해함이 바람직하다. 더욱이, 상기 발전기(40)는 상기 차량엔진부(10)에서 발생된 구동력 중 상기 미세먼지 흡입청소차량(100)이 운행되기 위한 구동력을 제외한 나머지 구동력을 통해 발전되는 것으로 이해함이 바람직하다.
여기서, 상기 로터부(20)는 상기 차량엔진부(10)와 연결되어 회전 가능하게 배치되되, 일측에 상기 영구자석부(23)가 구비되고, 타측에 전자기유도를 통해 생산되는 전력이 기설정범위내로 유지되도록 극성제어용 전압조절코일(26)이 구비된 전자석부(25)가 구비됨이 바람직하다. 이때, 극성제어라 함은 상기 발전기(40)에서 생산되는 전력이 기설정범위내의 전압 범위로 출력되도록 상기 전압조절코일(26)에 별도의 전력원을 통한 전력을 순방향 또는 역방향으로 인가하는 것을 의미한다.
또한, 상기 스테이터부(30)는 상기 로터부(20)의 외주를 감싸며 배치되되, 전력 생산을 위한 유도코일(31)이 권선되어 구비됨이 바람직하다. 이때, 상기 회전축부(21)가 회전되면 상기 영구자석부(23) 및 상기 전자석부(25)가 연동되어 동시에 일체로 회전될 수 있다. 이에 따라, 상기 차량엔진부(10)의 회전시 상기 로터부(20)가 동시에 회전되면 상기 스테이터부(30)의 코어부(30a)에 권선된 상기 유도코일(31)에 유도자계가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 로터부(20)는 회전축부(21), 요크몸체부(22), 상기 영구자석부(23), 테이퍼고정부(24), 상기 전자석부(25)를 포함함이 바람직하다. 상세히, 상기 회전축부(21)는 기설정된 길이의 원주 바 형상으로 구비되어 회전 가능하게 배치됨이 바람직하다. 여기서, 중공형으로 형성된 상기 요크몸체부(22) 및 상기 전자석부(25)가 상기 회전축부(21)를 감싸며 배치될 수 있다. 또한, 상기 회전축부(21)에 상기 요크몸체부(22) 및 상기 전자석부(25)가 삽입 및 고정시 상기 회전축부(21)의 축방향 양단부가 노출될 수 있다. 여기서, 상기 회전축부(21)는 SUS(Steel Use Stainless) 재질 등으로 구비될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 상기 회전축부(21)의 외주에는 상기 요크몸체부(22)의 일측이 걸림되도록 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 확장 돌설된 단턱이 형성될 수 있다.
한편, 상기 요크몸체부(22)는 상기 회전축부(21)의 외주 일측을 감싸는 중공형으로 구비되되 상기 회전축부(21)의 회전시 일체로 회전되도록 구비됨이 바람직하다. 여기서, 상기 요크몸체부(22)의 반경방향 내측에 형성된 중공의 내경은 상기 회전축부(21)의 외경에 실질적으로 대응되는 크기로 형성됨이 바람직하다. 이에 따라, 상기 요크몸체부(22)가 상기 회전축부(21)에 삽입되어 상기 회전축부(21)의 단턱에 걸림되며 배치될 수 있다. 또한, 상기 요크몸체부(22)는 비자성체 재질로 구비될 수 있으며 알루미늄 재질로 구비됨이 가장 바람직하다. 즉, 상기 요크몸체부(22)는 알루미늄 재질의 중공형 원주 형상으로 일체로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 요크몸체부(22)의 외주에는 상기 영구자석부(23) 및 상기 테이퍼고정부(24)를 고정시키기 위해 나사 체결되도록 반경방향 내측으로 함몰되는 복수개의 체결홈이 형성됨이 바람직하다. 여기서, 상기 체결홈은 상기 테이퍼고정부(24)의 배치 위치에 대응되도록 축방향을 따라 삼각형 및 역삼각형, 또는 사다리꼴 및 역사다리꼴, 또는 "V"자 및 역방향 "V"자 형상의 가상 라인을 따라 복수개소 형성됨이 바람직하다. 즉, 상기 체결홈은 상기 요크몸체부(22)의 외주에 축방향을 따라 기설정된 각도로 경사진 제1각도 및 제2각도의 가상의 사선 라인상에 기설정된 간격을 두고 복수개소 형성됨이 바람직하다.
이때, 상기 테이퍼고정부(24)에는 상기 체결홈과 나사 체결되도록 상기 체결홈의 위치에 대응되어 복수개소 관통홀(24a)이 관통 형성됨이 바람직하다. 이에 따라, 상기 요크몸체부(22) 및 상기 테이퍼고정부(24)가 상호간 나사 체결되어 상기 영구자석부(23a,23b)가 정렬 및 고정될 수 있다. 이를 통해, 상기 요크몸체부(22)의 외주에 반경방향 내측으로 함몰된 복수개의 체결홈에 대응되도록 상기 테이퍼고정부(24)에 복수개의 관통홀(24a)이 관통 형성되어 상호간 정렬 배치된다. 따라서, 상기 테이퍼고정부(24)에 의해 상기 요크몸체부(22)의 외주에 밀착 커버되는 상기 영구자석부(23)가 균일하게 정렬되므로 설치정밀성이 현저히 개선될 수 있다.
한편, 상기 영구자석부(23)는 상기 요크몸체부(22)의 반경방향 외측에 외주를 감싸며 원주방향을 따라 기설정된 간격으로 구비됨이 바람직하다. 여기서, 상기 영구자석부(23)는 상기 회전축부(21)를 기준으로 회전시 반경방향 외측으로 이탈이 방지되도록 원주방향 양측이 반경방향 내측으로 갈수록 테이퍼지게 확장되는 복수개의 영구자석(23a,23b)을 포함함이 바람직하다. 즉, 상기 영구자석부(23)는 반경방향 내측으로 갈수록 원주방향 길이가 테이퍼지게 확장됨이 바람직하다.
여기서, 테이퍼지게 형성된다 함은 원주방향 양측면이 직선형 또는 곡선형의 경사면으로 형성되는 형태와, 적어도 하나 이상의 단턱이 절곡 형성되며 단차지게 형성되는 형태를 포괄하는 의미로 이해함이 바람직하다.
또한, 상기 영구자석(23a,23b)은 강한 자장을 통해 착자된 네오디움 자석 등으로 구비됨이 바람직하다. 여기서, 본 발명의 일실시예에서 상기 영구자석(23a,23b)은 16개 구비되어 인접하는 상기 영구자석(23a,23b)과의 자극 방향이 상이하게 배치되도록 교번되며 배치됨이 바람직하다. 이에 따라, 어느 하나의 영구자석의 N극에서 인접한 영구자석의 S극으로 형성된 자기력선이 복수개소 형성될 수 있다.
그리고, 상기 테이퍼고정부(24)는 상기 영구자석(23a,23b)의 원주방향 양측면에 배치되되 알루미늄 등의 비자성체 재질로 구비됨이 바람직하다. 또한, 상기 테이퍼고정부(24)의 원주방향 양측이 상기 영구자석(23a,23b)을 밀착 커버하도록 상기 영구자석(23a,23b)과 맞물림 밀착되며 반경방향 내측으로 갈수록 테이퍼지게 축소됨이 바람직하다.
여기서, 각 상기 영구자석(23a,23b)은 반경방향 내측으로 갈수록 원주방향 길이가 확장되는 형태로 형성되며, 각 상기 테이퍼고정부(24)는 반경방향 내측으로 갈수록 원주방향 길이가 축소되는 형태로 형성됨이 바람직하다. 이에 따라, 각 상기 영구자석(23a,23b)이 상기 요크몸체부(21)의 외주에 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 배치될 수 있다. 이어서, 각 상기 테이퍼고정부(24)의 원주방향 양측면이 각 상기 영구자석(23a,23b)의 원주방향 양측면을 밀착 커버하며 배치될 수 있다. 이때, 각 상기 영구자석(23a,23b) 및 각 상기 테이퍼고정부(24) 사이의 밀착되는 경계면이 직선형, 곡선형, 단차진 형태 중 어느 하나로 형성되더라도 각 상기 경계면이 밀착되며 형합되는 형태로 형성됨으로 이해함이 바람직하다.
그리고, 상기 요크몸체부(22)의 체결홈 및 상기 테이퍼고정부(24)의 관통홀(24a)에 나사(24b)가 체결됨에 따라 상기 요크몸체부(22) 및 상기 테이퍼고정부(24)가 상호간 고정될 수 있다. 이를 통해, 상기 요크몸체부(22) 및 상기 테이퍼고정부(24)가 상호간 고정되되 상기 영구자석부(23)가 상기 테이퍼고정부(24) 및 상기 요크몸체부(22) 사이에 밀착 커버됨에 따라 회전시 반경방향 외측으로 이탈이 미연에 방지될 수 있다. 더욱이, 용접 또는 접착부재에 의해 영구자석이 요크의 외주에 접합되던 종래와 달리, 상기 영구자석(23a,23b) 및 상기 요크몸체부(22) 사이에 별도의 접합수단 없이도 상기 영구자석(23a,23b)의 이탈이 방지되므로 내구성이 현저히 개선될 수 있다.
따라서, 반경방향 내측으로 갈수록 양측이 테이퍼지게 축소된 복수개의 상기 테이퍼고정부(24)가 양측이 테이퍼지게 확장된 복수개의 상기 영구자석(23a,23b)을 밀착 커버함과 동시에 상기 요크몸체부(22)에 체결된다. 이에 따라, 상기 영구자석(23a,23b)이 별도의 접합수단 없이도 반경방향 외측으로 이탈이 방지되어 내구성이 현저히 개선될 수 있다.
한편, 각 상기 영구자석(23a,23b)은 축방향을 따라 일측에서 타측으로 갈수록 원주방향 길이가 협소화되며 형성됨이 바람직하다. 즉, 각 상기 영구자석(23a,23b)의 형상이 삼각형 및 역삼각형, 또는 사다리꼴 및 역사다리꼴 중 어느 하나의 상호간 통일된 형상으로 형성됨으로 이해함이 바람직하다.
그리고, 각 상기 테이퍼고정부(24)의 형상은 중공형 원주 형상에서 각 상기 영구자석(23a,23b)의 형상을 제외한 공간에 대응되어 구비됨이 바람직하다. 즉, 각 상기 테이퍼고정부(24)의 형상은 축방향을 따라 상기 제1각도 및 상기 제2각도 중 어느 하나의 각도로 기울어진 삼각형 또는 사다리꼴 단면의 장방형 판으로 구비됨이 바람직하다. 이에 따라, 순차 배치된 상기 영구자석부(23) 및 상기 테이퍼고정부(24)의 결합된 전체 형상이 중공형 원주 형상으로 형성되어 상기 요크몸체부(22)의 반경방향 외측에 배치될 수 있다.
또한, 각 상기 테이퍼고정부(24)는 축방향 중앙부를 기준으로 분할되되 분할된 일측이 상기 영구자석부(23)의 원주방향 측면 일측에 일체로 형성되도록 구비될 수도 있다. 이때, 분할된 상기 테이퍼고정부(24)가 상기 영구자석부(23)의 원주방향 측면에 연결되되, 축방향 외측 및 내측 중 어느 일측으로 편향되게 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 영구자석부(23) 및 분할된 상기 테이퍼고정부(24)가 일체로 연결되어 복수개 구비되어 상호간 밀착되며 배치됨에 따라 상기 요크몸체부(22)의 반경방향 외주에 배치시 결합력이 증가될 수 있다. 여기서, 상기 테이퍼고정부(24)는 상기 영구자석부(23)와 개별 구비되어 배치될 수도 있으며, 상술된 방식으로 일체로 연결 구비되어 배치될 수도 있으며. 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 각 상기 영구자석(23a,23b) 및 각 상기 테이퍼고정부(24)가 상기 요크몸체부(22)의 외주에 원주방향을 따라 순차적으로 교번되며 배치됨이 바람직하다. 이때, 각 상기 영구자석(23a,23b)의 사이에 각 상기 테이퍼고정부(24)가 밀착 커버되어 배치됨이 바람직하다.
또한, 상기 요크몸체부(22)의 외주에 원주방향을 따라 기설정된 간격으로 이격 배치된 각 상기 영구자석(23a,23b)이 제1방향 및 제2방향으로 순차적으로 엇갈리게 배치됨이 바람직하다. 여기서, 상기 제1방향은 축방향을 기준으로 일측에서 타측으로 갈수록 영구자석(23a)의 원주방향 길이가 협소화되는 방향을 의미한다. 또한, 상기 제2방향은 축방향을 기준으로 상기 제1방향과 반대되는 역방향을 의미한다. 즉, 삼각형 및 역삼각형, 또는 사다리꼴 및 역사다리꼴 형상으로 형성된 각 상기 영구자석(23a,23b)이 상기 제1방향 및 상기 제2방향으로 순차적으로 엇갈리게 배치됨으로 이해함이 바람직하다.
이에 따라, 상기 제1방향 및 상기 제2방향으로 순차적으로 엇갈리게 배치된 각 상기 영구자석(23a,23b) 사이에 상기 테이퍼고정부(24)가 규칙적인 배열로 배치됨이 바람직하다. 이를 통해, 순차 배치된 상기 영구자석부(23) 및 상기 테이퍼고정부(24) 간 결합된 전체 형상이 중공형 원주 형상으로 형성될 수 있다.
따라서, 상기 영구자석부(23)가 상기 요크몸체부(22)의 반경방향 외측에 원주방향을 따라 규칙적이고 균일한 분포로 배치될 수 있다. 이를 통해, 축방향 일측에서 타측으로 갈수록 삼각형 형상으로 원주방향 길이가 협소화된 각 상기 영구자석의 배치방향이 상기 요크몸체부(22)의 외주를 따라 순차적으로 엇갈리게 배치된다. 이에 따라, 유도전력의 발생시 자력 밸런스가 유지되며 노이즈가 최소화되므로 과전류 발생 가능성이 감소되어 내구성이 개선될 수 있다.
한편, 상기 로터부(20)는 상기 회전축부(21)의 타측을 감싸며 배치되되 상기 회전축부(21)의 회전시 일체로 회전되며 반경방향 내측에 전압조절코일(26)이 연결되는 상기 전자석부(25)를 포함함이 바람직하다. 여기서, 상기 요크몸체부(22)는 상기 회전축부(21)의 일측을 감싸며 배치되고, 상기 전자석부(25)는 상기 회전축부(21)의 외주 타측을 감싸며 배치될 수 있다. 즉, 상기 요크몸체부(22) 및 상기 전자석부(25)는 탠덤형으로 배치될 수 있다. 이때, SUS 재질 등의 비자성체로 구비된 스토퍼링부에 의해 상기 영구자석부(23) 및 상기 전자석부(25)가 상호간 절연될 수 있다.
이에 따라, 상기 차량엔진부(10)에 연결된 상기 회전축부(21)가 회전됨에 따라 상기 영구자석부(23)가 반경방향 외주에 배치된 상기 요크몸체부(22)와 상기 전자석부가(25)가 동시에 회전될 수 있다. 이를 통해, 상기 스테이터부(30)에 상기 영구자석부(23) 및 상기 전자석부(25)에 의해 발생되는 각각의 자계가 상호간 간섭받지 않으며 발생되고, 상기 전자석부(25)에 의해 선택적으로 출력 교류전압의 세기가 조절될 수 있다.
그리고, 상기 전자석부(25)는 제1전자석몸체(25a), 제2전자석몸체(25b), 그리고 상기 전압조절코일(26)이 연결된 전자석(25c)을 포함함이 바람직하다. 여기서, 상기 제1전자석몸체(25a)는 상기 요크몸체부(22)에 인접한 위치에 배치되되 상기 제1스토퍼링부(41a)와 결합될 수 있다. 또한, 상기 제2전자석몸체(25b)는 상기 제1전자석몸체(25a)의 축방향 외측에 상호간 대향되도록 배치될 수 있다. 이때, 상기 제1전자석몸체(25a) 및 상기 제2전자석몸체(25b)는 상기 전압조절코일(26)에 전류가 인가됨에 따라 착자되도록 철 등의 강자성체 재질로 구비될 수 있다.
또한, 상기 제1전자석몸체(25a) 및 상기 제2전자석몸체(25b)는 중공형 원판으로 각각 구비된 링부와, 상기 링부의 외곽으로부터 상호간 대향되는 방향으로 각각 복수개소 연장 돌설된 삼각돌기(25d,25e)를 각각 포함함이 바람직하다. 이때, 상기 링부는 제1링부 및 제2링부를 포함하며, 상기 삼각돌기(25d,25e)는 상기 제1삼각돌기(25d) 및 상기 제2삼각돌기(25e)를 포함함이 바람직하다.
여기서, 각 상기 제1삼각돌기(25d) 및 각 상기 제2삼각돌기(25e)는 상기 제1전자석몸체(25a) 및 상기 제2전자석몸체(25b)의 각 상기 링부 반경방향 외측으로부터 단부측으로 갈수록 원주방향 양측이 협소화되며 형성될 수 있다. 즉, 각 상기 제1삼각돌기(25d) 및 각 상기 제2삼각돌기(25e)는 삼각형 또는 사다리꼴 형태로 형성됨으로 이해함이 바람직하다.
또한, 상기 제1삼각돌기(25d) 및 상기 제2삼각돌기(25e)는 각 상기 링부의 반경방향 외측으로부터 상호간 대향되는 방향으로 각각 연장 돌설되되 기설정된 간격을 두고 각각 복수개소 형성됨이 바람직하다.
그리고, 상기 제1삼각돌기(25d) 및 상기 제2삼각돌기(25e)는 각각 동일한 기설정된 간격을 두고 복수개소 형성되되, 상호간 대향되는 간극에 교차되며 삽입 배치됨이 바람직하다. 즉, 각 상기 제1삼각돌기(25d)는 각 상기 제2삼각돌기(25e)의 원주방향 사이에 형성된 간극으로 삽입 배치됨과 동시에, 각 상기 제2삼각돌기(25e)는 각 상기 제1삼각돌기(25d)의 원주방향 사이에 형성된 간극으로 삽입 배치됨이 바람직하다. 여기서, 각 상기 제1삼각돌기(25d) 및 각 상기 제2삼각돌기(25e)는 상호 교번되며 배치되되, 상호간 기설정된 축방향 이격거리가 유지되며 배치됨이 바람직하다.
또한, 각 상기 링부에 형성된 중공은 상기 회전축부(21)의 외경에 실질적으로 대응되는 크기로 형성됨이 바람직하다. 또한, 각 상기 링부의 내측단에는 링형으로 구비된 상기 전자석(25c)의 내주와 끼움 결합되도록 상호간 대향되는 방향으로 연장 돌설된 연장링부가 각각 형성될 수 있다. 이때, 상기 연장링부는 제1연장링부 및 제2연장링부를 포함함이 바람직하다.
여기서, 상기 제1전자석몸체(25a) 및 상기 제2전자석몸체(25b)에 각각 형성된 각 상기 연장링부가 상호간 접촉되되, 각 상기 제1삼각돌기(25d) 및 각 상기 제2삼각돌기(25e)는 상호간 기설정된 축방향 이격거리가 유지되며 배치될 수 있다.
한편, 상기 전자석(25c)은 상기 제1전자석몸체(25a) 및 상기 제2전자석몸체(25b)의 사이에 배치되어 상기 전압조절코일(26)에 연결됨이 바람직하다. 여기서, 상기 전자석(25c)은 중공형 원주 형상으로 형성되되, 내경이 각 상기 연장링부의 외경에 실질적으로 대응되는 크기로 형성됨이 바람직하다.
그리고, 상기 전자석(25c)의 외주에는 원주방향을 따라 상기 전압조절코일(26)이 권선될 수 있다. 이때, 상기 전압조절코일(26)은 상기 전자석(25c)의 외주와 내주를 감싸며 권선될 수 있으며, 상기 전자석(25c)의 외주에 원주방향을 따라 시계방향 또는 반시계방향으로 권선될 수도 있다. 이때, 상기 전자석(25c)은 강자성체 재질로 개별 구비되어 표면에 상기 전압조절코일(26)이 권선될 수 있으며, 경우에 따라 코일이 다중 권선되어 형성된 집합체로 구비될 수도 있다.
여기서, 상기 전압조절코일(26)은 선택적으로 전류 흐름을 순방향 및 역방향 중 어느 하나로 변환하는 극성변환부(62)에 회로 연결되며, 상기 극성변환부(62)는 제어부(61)에 회로 연결될 수 있다. 이때, 상기 제어부(61)는 상기 측정부(52)에서 발전된 전압을 기설정범위와 비교하여 상기 전압조절코일(26)에 순방향 및 역방향 중 어느 한 방향으로 전류를 선택적으로 인가하도록 구비됨이 바람직하다.
이에 따라, 순방향 및 역방향 중 어느 한방향의 전류가 상기 전압조절코일(26)에 인가되어 상기 전자석부(25)의 극성방향이 선택적으로 조절됨에 따라 상기 스테이터부(30)에 발생되는 유도전력의 세기가 자동 조절될 수 있다. 따라서, 상기 영구자석부(23)가 상기 차량엔진부(10)에 연동되어 상기 차량엔진부(10)의 회전속도에 대응되어 회전됨에 따라 상기 스테이터부(30)에서 교류전압이 발생될 수 있다. 이때, 상기 영구자석부(23)에 의해 발생된 교류전압이 상기 차량엔진부(10)의 시간당회전수(RPM)와 관계없이 기설정범위내로 유지되도록 상기 전자석부(25)의 극성방향이 자동 조절되어 상기 스테이터부(30)에 발생되는 교류전압이 조절될 수 있다.
한편, 상기 전자석부(25)의 축방향 외측단에는 상기 제어부(61), 상기 극성변환부(62), 카본브러쉬(27)가 배치될 수 있다. 이때, 상기 카본브러쉬(27)는 상기 전압조절코일(26) 및 상기 극성변환부(62)의 사이에 회로 연결되며 배치될 수 있다. 이를 통해, 구조 및 회로가 복잡하고 코어가공시 연마가 필요해 단가가 높고 고장의 리스크가 높은 브러쉬리스 구조 대신에 상기 카본브러쉬(27)가 구비되므로 단가가 절감되어 경제성이 개선될 수 있다.
한편, 상기 스테이터부(30)는 코어부(30a), 유도코일(31), 제1커버부(30b), 제2커버부(30c)를 포함함이 바람직하다. 그리고, 상기 코어부(30a)는 상기 로터부(20)의 반경방향 외측에 상기 로터부(20)를 감싸며 중공형으로 구비되되 상호간 기설정된 이격 거리를 두고 배치됨이 바람직하다.
이때, 상기 코어부(30a)는 상기 영구자석부(23) 및 상기 테이퍼고정부(24) 및 상기 전자석부(25)의 외주를 감싸며 배치되되 규소강판 등으로 구비된 다수의 중공형 적층판들로 적층되어 형성될 수 있다.
여기서, 상기 코어부(30a)의 축방향 길이는 상기 영구자석부(23) 및 상기 테이퍼고정부(24) 및 상기 전자석부(25)를 포함하는 상기 로터부(20)의 축방향 길이에 대응되어 형성됨이 바람직하다. 그리고, 상기 코어부(30a)의 내경은 상기 로터부(20)의 외경을 초과하도록 형성됨이 바람직하다.
또한, 상기 코어부(30a)의 축방향 중앙부에는 외주 및 내주가 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 확장된 구획부가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 구획부를 기준으로 축방향 일측의 반경방향 내측에는 상기 요크몸체부(22), 상기 영구자석부(23), 상기 테이퍼고정부(24)가 배치될 수 있다. 또한, 상기 구획부를 기준으로 축방향 타측의 반경방향 내측에는 상기 전자석부(25)가 배치될 수 있다.
그리고, 상기 유도코일(31)은 상기 로터부(20)가 회전됨에 따라 유도자계가 형성되도록 상기 코어부(30a)에 권선됨이 바람직하다. 이때, 상기 유도코일(31)은 3상 코일로 권선됨이 가장 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 유도코일(31)은 상기 구획부를 기준으로 분할되어 상기 코어부(30a)의 축방향 일측 및 타측에 각각 권선될 수 있다. 이에 따라, 상기 영구자석부(23)에 의해 발생되는 유도 자계와 상기 전자석부(25)에 의해 발생되는 유도 자계가 상호간 영향을 주지않고 구분되어 발생될 수 있다. 이때, 상기 구획부를 기준으로 분할되어 축방향 일측 및 타측에 각각 권선된 상기 유도코일(31)이 일체로 연결됨으로 이해함이 바람직하다. 여기서, 상기 구획부를 기준으로 상기 코어부(30a)의 축방향 일측에는 상기 유도코일(31)이 권선되도록 제1보빈이 구비될 수 있으며, 상기 코어부(30a)의 축방향 타측에는 상기 유도코일(31)이 권선되도록 제2보빈이 구비될 수 있다.
이에 따라, 상기 영구자석부(23)가 상기 차량엔진부(10)에 연동되어 상기 차량엔진부(10)의 회전속도에 대응되어 회전됨에 따라 상기 스테이터부(30)에서 교류전압이 발생될 수 있다. 또한, 상기 영구자석부(23)에 의해 발생된 교류전압이 상기 차량엔진부(10)의 시간당회전수(RPM)와 관계없이 기설정범위내로 유지되도록 상기 전자석부(25)의 극성방향이 자동 조절되어 상기 스테이터부(30)에 발생되는 교류전압이 조절될 수 있다.
그리고, 상기 제1커버부(30b) 및 상기 제2커버부(30c)는 상기 코어부(30a)의 축방향 양측에 각각 배치되어 상호간 결합됨이 바람직하다. 상세히, 상기 제1커버부(30b)는 상기 전자석부(25)에 인접한 상기 코어부(30a)의 단부측에 배치되되, 일측이 개구된 원주 형상으로 구비되며 상기 코어부(30a)의 외경과 대응되는 외경으로 형성됨이 바람직하다.
또한, 상기 제2커버부(30c)는 상기 요크몸체부(22)에 인접한 상기 코어부(30a)의 단부측에 배치되되, 일측이 개구된 원주 형상으로 구비되며 상기 코어부(30a)의 외경과 대응되는 외경으로 형성됨이 바람직하다. 또한, 상기 제2커버부(30c)는 중공형으로 구비되되, 내경이 상기 회전축부(21)의 일단부 외경보다 미세하게 크게 형성될 수 있다. 이때, 경우에 따라 상기 제2커버부(30c)의 내주 및 상기 회전축부(21)의 일단부 사이에 베어링 등의 장치가 더 구비될 수도 있다.
이에 따라, 상기 코어부(30a), 상기 제1커버부(30b), 상기 제2커버부(30c)를 포함하는 상기 스테이터부(30) 내부에 상기 차량엔진부(10)에 연동된 상기 로터부(20)가 배치되어 회전될 수 있다. 따라서, 상기 차량엔진부(10)의 시간당회전수(RPM)와 관계없이 상기 스테이터부(30)의 유도코일(31)에서 생산되는 전력이 상기 제어부(61) 및 상기 극성변환부(62)에 의한 상기 전자석부(25)의 극성방향 자동 제어를 통해 기설정범위내로 유지된다. 이를 통해, 상기 미세먼지 흡입청소차량(100)의 운행시 상기 발전기(40)의 과부하가 예방되며 상기 전력저장관리부(50)가 지속적으로 안전하게 충전되므로 내구성 및 안전성이 현저히 개선될 수 있다.
한편, 상기 전력저장관리부(50)는 상기 발전기(40)에 전선 연결되어 상기 차량엔진부(10)의 구동시 실시간으로 충전되며, 상기 발전기(40)에서 생산된 전력을 저장하도록 구비됨이 바람직하다.
그리고, 상기 전력저장관리부(50)는 상기 유도코일(31)과 회로 연결되어 상기 유도코일(31)에서 발생된 교류전압을 직류전압으로 변환하는 정류부(51)와, 상기 정류부(51)에 회로 연결되어 상기 정류부(51)에서 변환된 직류전압 및 전류를 측정하는 측정부(52)를 포함함이 바람직하다.
상세히, 상기 정류부(51)는 일측이 상기 유도코일(31)과 일체로 연결되어 상기 유도코일(31)에서 발생된 교류전압을 직류전압으로 변환시키도록 구비됨이 바람직하다. 여기서, 상기 정류부(51)는 정류회로 또는 마이크로프로세서칩 등으로 구비될 수 있으며, 교류전압을 직류전압으로 변환시키는 구조라면 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 정류부(51)는 두 개의 다이오드가 직렬 연결된 회로가 세 쌍으로 구비되되 상호간 병렬 연결되며, 다이오드의 출력단측이 플러스전압단자로 구비되고 다이오드의 입력단측이 마이너스전압단자로 구비될 수 있다. 또한, 3상 코일로 구비되어 상기 코어부(30a)에 3개소로 권선된 상기 유도코일(31)이 직렬 연결된 각 상기 다이오드의 사이로 각각 회로 연결될 수 있다.
이에 따라, 상기 영구자석부(23) 및 상기 전자석부(25)가 회전됨에 따라 상기 유도코일(31)에 발생된 약 200V의 교류전압이 상기 정류부(51)에서 약 280V의 직류 전압으로 변환되어 출력될 수 있다.
그리고, 상기 측정부(52)는 상기 정류부(51)에서 변환된 직류전압 및 전류를 측정하도록 상기 정류부(51)의 출력단에 연결되어 구비됨이 바람직하다. 여기서, 상기 측정부(52)는 전압측정부와, 전류측정부를 포함함이 바람직하다. 여기서, 상기 전압측정부는 상기 정류부(51)의 플러스전압단자에 병렬 연결되어 구비될 수 있으며, 상기 전류측정부는 상기 정류부(51)의 플러스전압단자 및 마이너스전압단자에 직렬 연결되어 구비될 수 있다. 이때, 상기 측정부(52)는 상기 제어부(61)측으로 직류전압 및 전류 세기 신호를 송출하도록 상기 제어부(61)와 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 제어부(61)는 상기 측정부(52)로부터 측정된 직류전압 세기에 대응하여 상기 전자석부(25)의 극성방향을 선택적으로 전환하도록 제어할 수 있다.
한편, 상기 제어부(61)는 상기 측정부(52)에서 발전된 전압을 기설정치와 비교하여 선택적으로 상기 전압조절코일(26)에 순방향 및 역방향 중 어느 한 방향으로 전류를 인가하도록 구비됨이 바람직하다.
여기서, 상기 전압조절코일(26)은 상기 정류부(51)에서 정류된 직류전압이 기설정치로 유지되도록 선택적으로 전류 흐름을 순방향 및 역방향 중 어느 하나로 변환하는 극성변환부(62)에 회로 연결됨이 바람직하다.
그리고, 상기 극성변환부(62)는 별도로 구비된 전원공급부에 회로 연결될 수 있으며, 상기 전원공급부로부터 공급된 전류 방향이 선택적으로 제어되도록 상기 제어부(61)에 회로 연결될 수 있다. 물론, 경우에 따라 상기 극성변환부(62)가 상기 배터리부(54)에 전선 연결될 수도 있다. 이때, 본 발명의 일실시예에서 상기 배터리부(54) 및 상기 전원공급부가 개별 구비됨으로 설명되나, 일체로 구비되는 경우도 본 발명의 권리범위에 포함됨으로 이해함이 바람직하다.
또한, 상기 극성변환부(62)는 동일한 반도체 스위칭소자를 4개 이용하여 구성한 브릿지회로로 구비될 수 있다. 여기서, 상기 극성변환부(62)는 동일한 반도체 스위칭소자인 제1스위칭소자, 제2스위칭소자, 제3스위칭소자, 제4스위칭소자를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1스위칭소자, 상기 제2스위칭소자, 상기 제3스위칭소자, 상기 제4스위칭소자의 각 일측 노드에는 다이오드의 출력단과, 트랜지스터소자의 입력단이 연결될 수 있다. 또한, 상기 제1스위칭소자, 상기 제2스위칭소자, 상기 제3스위칭소자, 상기 제4스위칭소자의 각 타측 노드에는 상기 다이오드의 입력단과, 상기 트랜지스터소자의 출력단이 연결될 수 있다. 이때, 각 상기 트랜지스터소자는 상기 제어부(61)에 각각 신호 연결될 수 있다.
그리고, 상기 제1스위칭소자 및 상기 제2스위칭소자의 일측 노드는 병렬 연결되어 상기 전원공급부의 플러스단에 연결될 수 있다. 또한, 상기 제3스위칭소자 및 상기 제4스위칭소자의 타측 노드는 병렬 연결되어 상기 전원공급부의 플러스단에 연결될 수 있다. 더욱이, 상기 제1스위칭소자의 타측 노드 및 상기 제3스위칭소자의 일측 노드는 상호간 연결되되 상기 카본브러쉬(27) 중 어느 하나에 병렬로 연결됨에 따라 상기 전압조절코일(26)의 일단에 연결될 수 있다. 또한, 상기 제2스위칭소자의 타측 노드 및 상기 제4스위칭소자의 일측 노드는 상호간 연결되되 상기 카본브러쉬(27) 중 다른 하나에 병렬로 연결됨에 따라 상기 전압조절코일(26)의 타단에 연결될 수 있다.
여기서, 상기 전압조절코일(26)의 일단에서 타단으로의 전류 흐름이 순방향으로 형성되고, 상기 전압조절코일(26)의 타단에서 일단으로의 전류 흐름이 역방향으로 형성됨으로 이해함이 바람직하다. 이때, 순방향 및 역방향은 전류의 방향을 특정하기 위해 서술되는 것으로 이해함이 바람직하며 방향이 상호간 전환되는 경우도 본 발명의 권리범위에 포함됨으로 이해함이 바람직하다.
한편, 상기 유도코일(31)에서 발생된 교류전압이 상기 정류부(51)에서 직류전압으로 변환됨이 바람직하다(s10). 또한, 상기 측정부(52)에서 측정된 직류전압이 기설정치를 초과하는지 비교 판단함이 바람직하다(s11).
여기서, 상기 측정부(52)에서 측정된 직류전압이 기설정치를 초과하는 경우 상기 제어부(61)는 상기 전압조절코일(26)에 역방향 전류를 인가함이 바람직하다(s12). 예컨대, 상기 측정부(52)에서 측정된 직류전압이 기설정치인 200V를 초과하면 상기 전압조절코일(26)을 통과하는 전류 흐름이 역방향으로 자동 제어됨에 따라 직류전압이 200V에 근접하게 복귀될 수 있다.
이에 따라, 상기 영구자석부(23) 및 상기 유도코일(31)간에 발생되는 전압 및 전류 방향과 상기 전자석부(25) 및 상기 유도코일(31)간에 발생되는 전압 및 전류 방향이 상호간 반대방향으로 형성되어 유도전력이 감쇄될 수 있다.
또한, 상기 측정부(52)에서 측정된 직류전압이 기설정치 미만인 경우 상기 제어부(61)는 상기 전압조절코일(26)에 순방향 전류를 인가함이 바람직하다(s13). 예컨대, 상기 측정부(52)에서 측정된 직류전압이 기설정치인 200V 미만이면 상기 전압조절코일(26)을 통과하는 전류 흐름이 순방향으로 자동 제어됨에 따라 직류전압이 200V에 근접하게 복귀될 수 있다. 이에 따라, 상기 영구자석부(23) 및 상기 유도코일(31)간에 발생되는 전압 및 전류 방향과 상기 전자석부(25) 및 상기 유도코일(31)간에 발생되는 전압 및 전류 방향이 상호간 동일방향으로 형성되어 유도전력이 보강될 수 있다.
따라서, 상기 스테이터부(30)에 발생되는 교류전압이 상기 차량엔진부(10)의 시간당회전수(RPM)와 관계없이 기설정범위내로 유지되도록 상기 전자석부(25)의 극성방향이 상기 제어부(61) 및 상기 극성변환부(62)에 의해 자동 제어되므로 내구성 및 안전성이 현저히 개선될 수 있다.
한편, 상기 전력저장관리부(50)는 상기 발전기(40)로부터 생산되는 전력이 저장되는 배터리부(54)와, 상기 배터리부(54)의 충전을 제어하도록 상기 차량엔진부(10)의 구동상태에 대응되어 충전개시신호 및 충전차단신호 중 어느 하나를 선택적으로 인가하는 피씨에스부(57)를 포함함이 바람직하다.
여기서, 상기 배터리부(54)는 상기 정류부(51)에서 정류된 직류전압에 의한 전기에너지를 저장하도록 적어도 하나 이상의 배터리셀로 구비될 수 있다. 이때, 상기 배터리부(54)는 리튬 계열 전지로 구비될 수 있으며, 상기 리튬 계열 전지는 리튬 이온, 리튬 망간, 리튬 니켈, 리튬 코발트, 리튬 인산철 중 어느 하나로 구비된 전지로 이해함이 바람직하다. 또한, 상기 배터리부(54)는 상기 미세먼지 흡입청소차량(100)의 차체프레임 내부에 형성된 수용공간에 배치될 수 있다.
그리고, 상기 미세먼지 흡입청소차량(100)은 상기 차량엔진부(10)의 구동상태를 감지하는 구동감지수단을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 피씨에스부(57)는 상기 차량엔진부(10)의 구동상태를 감지하는 상기 구동감지수단에 회로 연결될 수 있다. 또한, 상기 구동감지수단은 알피엠센서 등으로 구비될 수 있다.
여기서, 상기 피씨에스부(57)는 상기 배터리부(54)에 공급될 전력을 차단하고 있는 초기상태에서 상기 구동감지수단에 의한 상기 차량엔진부(10)의 구동감지시 상기 배터리부(54)의 충전이 활성화되도록 상기 배터리부(54)에 충전개시신호를 인가할 수 있다. 이에 따라, 상기 차량엔진부(10)의 구동감지시 상기 피씨에스부(57)에 의해 상기 배터리부(54)에 충전개시신호가 인가됨에 따라 상기 배터리부(54)의 충전이 활성화될 수 있다.
더불어, 상기 피씨에스부(57)는 상기 구동감지수단에 의해 상기 차량엔진부(10)의 구동 정지를 감지시 상기 배터리부(54)의 충전이 비활성화되도록 상기 배터리부(54)에 충전차단신호를 인가할 수 있다. 이에 따라, 상기 차량엔진부(10)의 구동 정지를 감지시 상기 피씨에스부(57)에 의해 상기 배터리부(54)에 충전차단신호가 인가됨에 따라 상기 배터리부(54)의 충전이 활성화될 수 있다.
여기서, 상기 배터리부(54) 및 상기 발전기(40) 사이에는 충전개시신호 및 충전차단신호에 대응되어 상호간의 연결을 선택적으로 매개하는 스위칭회로가 구비될 수 있다. 이를 통해, 상기 피씨에스부(57)가 상기 스위칭회로를 제어하여 상기 배터리부(54) 및 상기 발전기(40) 사이가 선택적으로 연결됨에 따라 상기 배터리부(54)의 충전히 활성화 또는 비활성화될 수 있다.
따라서, 상기 차량엔진부(10)의 구동시에만 상기 피씨에스부(57)에 의해 충전개시신호가 인가된 상기 배터리부(54)가 활성화되어 상기 발전기(40)를 통해 지속적으로 충전될 수 있다. 이에 따라, 상기 배터리부(54)가 소형으로 구비되더라도 상기 진공흡입모터(60) 구동을 위해 요구되는 충전용량을 만족하므로 종래의 청소용 엔진에 비해 부피 및 중량이 감소되어 에너지효율 및 공간활용성이 현저히 개선될 수 있다.
더욱이, 상기 전력저장관리부(50)는 상기 배터리부(54)에 회로 연결되어 상기 배터리부(54)에 과충전 및 방전 방지, 과전류 차단, 단락보호를 위한 비엠에스부(56)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 비엠에스부(56)는 상기 배터리부(54)의 전압, 전류, 온도, 압력 등의 배터리정보를 감지하는 센싱부를 포함함이 바람직하다. 또한, 상기 비엠에스부(56)는 상기 배터리부(54)에 연결되되 상기 센싱부를 통해 감지된 상기 배터리정보를 기반으로 상기 배터리부(54)가 보호되도록 전기적으로 자동 제어하는 배터리관리부를 포함함이 바람직하다.
상세히, 상기 비엠에스부(56)의 센싱부는 상기 측정부(52)의 상기 전압측정부 및 상기 전류측정부와 유/무선 통신으로 연결되어 상기 배터리부(54)의 유입단으로 공급되는 전압 및 전류 정보가 수신될 수 있다. 더욱이, 상기 센싱부는 배터리정보의 수집을 위해 온도센서, 압력센서 등의 복수개의 센서를 포함할 수 있다. 또한, 상기 센싱부는 상기 배터리부(54)의 전기에너지 충전잔량 파악을 위해 별도의 전압 및 전류 측정센서를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 비엠에스부(56)의 배터리관리부는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)으로 구비되되, 상기 센싱부와 회로 연결되며, 상기 제어부(61)와 유/무선 중 어느 하나의 방식으로 통신 연결될 수 있다. 또한, 상기 배터리관리부는 상기 센싱부를 통해 측정된 상기 배터리정보를 기반으로 상기 배터리부(54)의 과충전 및 방전 방지, 과전류 차단, 단락보호 기능을 실시간 제공함이 바람직하다. 이때, 본 발명의 일실시예에서 상기 배터리관리부가 상기 제어부(61)와는 별도로 구비됨으로 설명되나, 경우에 따라 상기 배터리관리부 및 상기 제어부(61)가 통합되어 일체로 구비될 수도 있다.
이에 따라, 상기 배터리부(54)에 연결된 상기 베임에스부(56)를 통해 상기 배터리부(54)의 과충전 및 방전 방지, 과전류 차단, 단락보호 기능을 제공되므로 안전성이 현저히 개선될 수 있다. 따라서, 상기 전자석부(25), 상기 릴레이부(55), 상기 비엠에스부(56)에 의해 상기 배터리부(54)의 충전용량이 기설정범위로 유지됨과 동시에 과전류의 유입이 미연에 방지되며 자동 제어되는 다중 안전구조로 상기 배터리부(54)의 과열, 방전 등이 예방되므로 안전성이 현저히 개선될 수 있다.
그리고, 상기 배터리부(54)는 상기 미세먼지 흡입청소차량(100)의 운전석에 구비되는 모니터부에 연결되어 상기 배터리부(54)의 전압, 온도, 압력, 입출력상태, 충방전상태 등이 표시될 수 있다.
또한, 상기 전력저장관리부(50)는 상기 배터리부(54)에 전선 연결되되, 외부전력이 비상 공급되도록 비상전력공급원에 선택적으로 연결되는 비상접속단자(58)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 배터리부(54)는 상기 비상접속단자(58)를 통해 별도의 상용 전원에 연결되어 충전 가능하도록 구비될 수도 있다. 즉, 상기 배터리부(54)는 상기 발전기(40)에 의해 생산된 전력을 통해 충전될 수 있으며, 경우에 따라 상용 전원에 연결되어 충전될 수도 있다.
한편, 상기 진공흡입모터(60)는 상기 전력저장관리부(50)에 전선 연결되어 상기 전력저장관리부(50)에 저장된 전력을 공급받아 구동되되, 노면의 비점오염물질을 흡입하는 흡입수단에 연결됨이 바람직하다. 이때, 상기 흡입수단은 상기 진공흡입모터(60)의 구동력에 의해 회전되는 진공흡입팬으로 구비될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 상기 수집정화부(70)는 상기 진공흡입모터(60)를 통해 흡입된 비점오염물질이 필터링되어 수집되도록 구비됨이 바람직하다. 여기서, 상기 수집정화부(70)는 상기 미세먼지 흡입청소차량(100)의 차체프레임 내부에 형성된 수용공간에 배치될 수 있다. 이때, 상기 배터리부(54)가 상기 수용공간의 일측에 배치되며, 상기 수집정화부(70)가 상기 수용공간의 타측에 배치될 수 있다.
상세히, 상기 수집정화부(70)는 상기 차체프레임의 하부에 구비되되 단부가 노면에 접촉되도록 배치되어 회전되는 적어도 하나 이상의 회전브러시부(71)를 포함함이 바람직하다.
여기서, 상기 회전브러시부(71)는 일단이 상기 차체프레임의 하부 일측에 연결되되 타단이 노면측으로 배치되는 브러시와, 상기 브러시가 회전되도록 구비되되 상기 전력저장관리부(50)에 전선 연결되는 브러시모터를 포함할 수 있다. 이때, 상기 진공흡입모터(60) 및 상기 브러시모터가 상호간 일체로 구비될 수도 있으며, 개별 구비될 수도 있다. 이에 따라, 상기 미세먼지 흡입청소차량(100)의 운행중에 상기 회전브러시부(71)가 노면에 접촉된 상태로 회전됨에 따라 비점오염물질이 노면으로부터 분리되어 상기 수집정화부로 이동될 수 있다.
더욱이, 상기 수집정화부(70)는 노면의 비점오염물질이 분리되도록 고압수를 토출하는 고압펌프와, 상기 고압펌프에 연결되어 상기 고압펌프로부터 분사된 고압수를 노면으로 분사하는 고압분사노즐을 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 수집정화부(70)는 일단부(72a)가 상기 차체프레임의 하부에 배치되되, 상기 흡입수단에 의해 발생된 흡입력을 통해 공기 및 비점오염물질이 흡입되는 흡입관부(72)를 포함함이 바람직하다.
여기서, 상기 흡입관부(72)의 일단부(72a)는 상기 차체프레임으로부터 하측으로 노출되어 배치되며, 상기 회전브러시부(71)에 의해 노면으로부터 분리된 비점오염물질이 진공흡입되도록 상기 회전브러시부(71)에 인접한 위치에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 흡입관부(72)의 일단부(72a)를 제외한 나머지 영역은 상기 차체프레임 내부의 수용공간에 배치될 수 있다. 이때, 경우에 따라 상기 수집정화부(70)의 일단부(72a)가 상기 회전브러시부(71)의 내측으로 배치될 수도 있다.
또한, 상기 진공흡입모터(60)는 비점오염물질이 진공흡입되도록 상기 흡입관부(72)의 내부에 배치될 수 있다. 이를 통해, 상기 흡입관부(72)의 내부로 흡입되는 공기 및 비점오염물질이 상기 흡입관부(72)의 일단부(72a)에서 타단부측으로 이동될 수 있다.
그리고, 상기 수집정화부(70)는 상기 수용공간에 배치되되 상기 흡입관부(72)의 타단부에 연결되어 상기 흡입관부(72)를 통해 유입된 비점오염물질이 여과되는 백필터부(73)와, 상기 흡입관부와 연통되어 상기 진공흡입모터(60)를 통해 상기 흡입관부(72)로 흡입된 공기가 배출되는 배출부를 포함함이 바람직하다.
더욱이, 상기 수집정화부(70)는 쓰레기 등이 적층되도록 상기 수용공간에 구비되는 박스부(75)와, 상기 박스부(75)에 연통되는 환기구(76)를 더 포함할 수 있다. 이를 통해, 상기 흡입관부(72)를 통해 흡입되는 쓰레기 등이 상기 박스부(75)에 적층될 수 있다.
또한, 상기 수집정화부(70)는 상기 백필터부(73)에 연결되어 여과된 비점오염물질이 수집되는 수집부(74)를 포함함이 바람직하다. 이때, 상기 수집부(74)는 상기 차체프레임의 후방부에 배치될 수 있으며, 상기 미세먼지 흡입청소차량(100)의 후방에 구비된 도어를 개폐하여 상기 수집부(74)가 선택적으로 착탈 및 교체될 수 있다.
여기서, 상기 진공흡입모터(60)가 상기 전력저장관리부(50)의 전력을 통해 구동됨에 따라 노면의 비점오염물질 및 공기가 상기 흡입관부(72)를 통해 진공흡입되어 유입될 수 있다. 이어서, 상기 흡입관부(72)로 흡입된 비점오염물질 및 공기가 상기 백필터부(73)를 통과하여 필터링된 후 상기 수집부(72)로 이동될 수 있다. 이때, 비점오염물질과 동시에 흡입된 공기는 상기 배출부를 통해 외부로 배출될 수 있다.
한편, 도 8은 본 발명의 일실시예의 변형예에 따른 미세먼지 흡입청소차량을 나타낸 블록도이다. 본 변형예에서 주클러치(41A), 및 보조클러치(41B,41C)를 제외한 기본적인 구성은 상술한 일실시예와 동일하므로 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략하며, 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면번호로 도시한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 발전기(40)는 복수개로 구비되되, 상기 차량엔진부(10)에 직접적으로 동력 연결되는 주발전기(40A)와, 상기 차량엔진부(10)에 연결된 동력축(12)에 각각 동력 연결되는 적어도 하나 이상의 보조발전기(40B,40C)를 포함할 수 있다.
이때, 본 발명의 변형예에서 상기 보조발전기(40B,40C)가 복수개로 구비되되 2개 구비되는 경우를 예로써 도시 및 설명한다. 여기서, 상기 보조발전기(40B,40C)는 제1보조발전기(40B)와, 제2보조발전기(40C)를 포함할 수 있다.
그리고, 각 상기 보조발전기(40B,40C)와 상기 동력축(12) 사이에는 상기 차량엔진부(10)의 시간당회전수(RPM)에 대응되어 동력 연결을 선택적으로 매개하는 보조클러치(41B,41C)가 구비될 수 있다. 즉, 상기 제1보조발전기(40B)와 상기 동력축(12) 사이에는 제1보조클러치(41B)가 구비될 수 있으며, 상기 제2보조발전기(40C)와 상기 동력축(12) 사이에는 제2보조클러치(41C)가 구비될 수 있다.
물론, 상기 주발전기(40A)와 상기 차량엔진부(10) 사이에는 동력 연결을 선택적으로 매개하는 주클러치(41A)가 구비될 수 있다. 이때, 상기 주클러치(41A)가 후술되는 동력연결제어부에 의해 선택적으로 제어될 수도 있다.
여기서, 상기 전력저장관리부(50)에 충전 및 저장되는 전력이 상기 전력저장관리부(50)의 비엠에스부를 통해 기설정치 미만으로 감지된 경우, 상기 보조클러치(41B,41C)를 제어하는 동력연결제어부가 상기 보조발전기(40B,40C) 중 적어도 어느 하나에 동력연결신호를 인가할 수 있다.
에컨대, 상기 차량엔진부(10)가 저속 운행시 시간당회전수(RPM)가 고속 운행시에 비해 상대적으로 낮게 출력되어 상기 전력저장관리부(50)에 충전되는 전력이 낮은 경우 상기 주발전기(40A)와는 별도로 각 상기 보조발전기(40B,40C)가 상기 동력축(12)에 동력 연결되어 생성되는 전력량이 증가될 수 있다. 이에 따라, 상기 보조클러치(41B,41C)를 제어하는 동력연결제어부에 의해 상기 보조발전기(40B,40C) 및 상기 동력축(12)이 상호간 동력 연결될 수 있다.
상세히, 상기 전력저장관리부(50)에 충전 및 저장되는 전력이 제1기설정치 미만인 경우, 상기 동력연결제어부는 상기 제1보조클러치(41B) 및 상기 제2보조클러치(41C)에 동력연결신호를 인가할 수 있다. 이를 통해, 상기 제1보조발전기(40B) 및 상기 제2보조발전기(40C)가 상기 동력축(12)에 각각 동력 연결됨에 따라 발전되어 추가적인 전력이 생성될 수 있다.
또한, 상기 전력저장관리부(50)에 충전 및 저장되는 전력이 제1기설정치 이상이며 상기 제1기설정치보다 높은 제2기설정치 미만인 경우, 상기 동력연결제어부는 상기 제1보조클러치(41B) 및 상기 제2보조클러치(41C) 중 어느 하나에 동력연결신호를 인가하되, 상기 제1보조클러치(41B) 및 상기 제2보조클러치(41C) 중 다른 하나에 동력차단신호를 인가할 수 있다. 이에 따라, 각 상기 보조발전기(40B,40C)가 상기 보조클러치(41B,41C)를 통해 선택적으로 상기 동력축(12)에 동력 연결되어 발전되므로 생산되는 전력량이 단계적으로 조절될 수 있다.
그리고, 상기 전력저장관리부(50)에 충전 및 저장되는 전력이 상기 비엠에스부를 통해 기설정치, 바람직하게는 상기 제2기설정치보다 높은 제3기설정치 초과로 감지된 경우, 상기 동력연결제어부가 상기 보조발전기(40B,40C)에 동력차단신호를 인가할 수 있다. 이에 따라, 상기 동력연결제어부에 의해 상기 보조발전기(40B,40C) 및 상기 동력축(12) 간의 동력 연결이 차단될 수 있다.
따라서, 저속 운행됨에 따라 시간당회전수(RPM)가 상대적으로 낮게 출력되어 상기 전력저장관리부(50)에 충전되는 전력량에 낮은 경우에도, 복수개로 구비된 각 상기 보조발전기(40B,40C) 중 적어도 어느 하나가 상기 보조클러치(41B,41C)를 통해 선택적으로 상기 동력축(12)에 동력 연결되어 발전되므로 생산되는 전력량을 단계적으로 정밀하게 조절가능하여 제어정밀성 및 에너지효율이 현저히 개선될 수 있다.
또한, 상기 보조클러치(41B,41C)의 동력 연결상태가 상기 동력연결제어부를 통해 상기 미세먼지 흡입청소차량(100)의 운전석에 구비되는 모니터부로 전송될 수도 있다. 더욱이, 경우에 따라 상기 보조클러치(41B,41C)가 사용자에 의해 수동으로 조작될 수도 있다.
이때, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.
100: 미세먼지 흡입청소차량 10: 엔진부
20: 회전로터부 23: 영구자석부
25: 전자석부 26: 전압조절코일
30: 스테이터부 31: 유도코일
40: 발전기 50: 전력저장관리부
54: 배터리부 57: 피씨에스부
60: 진공흡입모터 61: 제어부
62: 극성변환부 70: 수집정화부

Claims (10)

  1. 연료를 소비하여 구동됨에 따라 발생되는 구동력을 동력축을 통해 전달하는 차량엔진부;
    상기 차량엔진부에 동력 연결되어 상기 구동력을 통해 전력이 생산되도록 영구자석부가 구비된 로터부와, 상기 로터부와의 전자기유도를 통해 전력을 생산하는 스테이터부를 포함하는 적어도 하나 이상의 발전기;
    상기 발전기에 전선 연결되어 상기 차량엔진부의 구동시 충전되며, 상기 발전기에서 생산된 전력을 저장하는 전력저장관리부;
    상기 전력저장관리부에 전선 연결되어 상기 전력저장관리부에 저장된 전력을 공급받아 구동되되, 노면의 비점오염물질을 흡입하는 흡입수단이 연결되는 진공흡입모터; 및
    상기 진공흡입모터를 통해 흡입된 비점오염물질이 필터링되어 수집되는 수집정화부를 포함하되,
    상기 로터부는 상기 차량엔진부와 연결되어 회전 가능하게 배치되되, 일측에 상기 영구자석부가 구비되고 타측에 전자기유도를 통해 생산되는 전력이 기설정범위내로 유지되도록 극성제어용 전압조절코일이 구비된 전자석부가 구비되며, 상기 스테이터부는 상기 로터부의 외주를 감싸며 배치되되, 전력 생산을 위한 유도코일이 권선되어 구비되고,
    상기 유도코일과 회로 연결되어 상기 유도코일에서 발생된 교류전압을 직류전압으로 변환하는 정류부와, 상기 정류부에 회로 연결되어 상기 정류부에서 변환된 직류전압 및 전류를 측정하는 측정부와, 상기 측정부에서 발전된 전압을 기설정범위와 비교하여 상기 전압조절코일에 순방향 및 역방향 중 어느 한 방향으로 전류를 선택적으로 인가하는 제어부를 더 포함하되,
    상기 전압조절코일은 전류 흐름을 순방향 및 역방향 중 어느 하나로 선택적으로 변환하는 극성변환부에 회로 연결되며,
    상기 측정부에서 측정된 직류전압이 기설정치를 초과하는 경우 상기 제어부가 상기 전압조절코일에 역방향 전류를 인가하고,
    상기 측정부에서 측정된 직류전압이 기설정치 미만인 경우 상기 제어부가 상기 전압조절코일에 순방향 전류를 인가함을 특징으로 하는 미세먼지 흡입청소차량.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력저장관리부는,
    상기 발전기로부터 생산되는 전력이 저장되는 배터리부와,
    상기 배터리부의 충전을 제어하도록 상기 차량엔진부의 구동상태에 대응되어 충전개시신호 및 충전차단신호 중 어느 하나를 선택적으로 인가하는 피씨에스부와,
    상기 피씨에스부에 회로 연결되되 상기 차량엔진부의 구동상태를 감지하는 구동감지수단을 더 포함함을 특징으로 하는 미세먼지 흡입청소차량.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 피씨에스부는,
    상기 배터리부에 공급될 전력을 차단하고 있는 초기상태에서 상기 차량엔진부의 구동감지시 상기 배터리부의 충전이 활성화되도록 상기 배터리부에 충전개시신호를 인가하며,
    상기 차량엔진부의 구동 정지를 감지시 상기 배터리부의 충전이 비활성화되도록 상기 배터리부에 충전차단신호를 인가함을 특징으로 하는 미세먼지 흡입청소차량.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 발전기는 복수개로 구비되되,
    상기 차량엔진부에 동력 연결되는 주발전기와,
    상기 동력축에 각각 동력 연결되는 적어도 하나 이상의 보조발전기를 포함함을 특징으로 하는 미세먼지 흡입청소차량.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 보조발전기와 상기 동력축 사이에는 상기 차량엔진부의 시간당회전수에 대응되어 동력 연결을 선택적으로 매개하는 보조클러치가 구비됨을 특징으로 하는 미세먼지 흡입청소차량.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전력저장관리부에 충전 및 저장되는 전력이 기설정치 미만인 경우, 상기 보조클러치를 제어하는 동력연결제어부가 상기 보조발전기 중 적어도 어느 하나에 동력연결신호를 인가하며,
    상기 전력저장관리부에 충전 및 저장되는 전력이 기설정치 초과인 경우, 상기 동력연결제어부가 상기 보조발전기에 동력차단신호를 인가함을 특징으로 하는 미세먼지 흡입청소차량.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 수집정화부는, 차체프레임의 하부에 구비되되 단부가 노면에 접촉되도록 배치되어 회전되는 회전브러시부와,
    일단부가 상기 차체프레임의 하부에 배치되되, 상기 흡입수단에 의해 발생된 흡입력을 통해 공기 및 비점오염물질이 흡입되는 흡입관부와,
    상기 흡입관부의 타단부에 연결되어 비점오염물질이 여과되는 백필터부와,
    상기 흡입관부와 연통되어 흡입된 공기가 배출되는 배출부와,
    상기 백필터부에 연결되어 여과된 비점오염물질이 수집되는 수집부를 포함함을 특징으로 하는 미세먼지 흡입청소차량.
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