KR20100110242A - 자가발전장치 및 이를 이용한 물품 - Google Patents

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KR20100110242A
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Abstract

본 발명은 자가발전장치 및 이를 이용한 물품에 관한 것으로, 특히, 활동성이나 신축성이 요구되는 물품에 적용하여 전원을 발전할 있는 자가발전장치 및 이를 이용한 물품을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에 자가발전장치는, 전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일을 구비한 복수의 전원발생부; 상기 복수의 전원발생부를 서로 전기적 및 물리적으로 연결하되 상기 전원발생부에 작용되는 인장력에 대응하여 신축되도록 신축성을 갖고, 상기 복수의 전원발생부들이 서로 전기적으로 연결되도록 도전성 선재를 구비한 연결부재; ·및 상기 복수의 전원발생부에서 기전력이 생성되도록 상기 전원발생부와 접하여 이동, 가능하게 구성되고 적어도 하나 이상의 영구자석을 구비한 구동자석부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따르면, 전원을 발전하는 전원발생부가 신축성을 갖는 연결부재에 의해 물리적 및 전기적으로 연결되어 있으므로 활동성이나 신축성이 요구되는 신발, 의복, 및 운동기구 등의 물품에 적용하여 필요한 전원을 얻을 수 있는 효과가 있다. 그리고, 종래와 같이 의도적으로 전원의 발전을 위한 동작을 수행하지 않더라도 기본적인 생활이나 활동을 하게 되면 자동적으로 전원이 발전되므로, 사용상의 효용성과 편의성이 향상되는 효과가 있다.
자가발전장치, 신축성, 자가발전 의복, 자가발전 신발

Description

자가발전장치 및 이를 이용한 물품 {POWER GENERATOR AND GOODS USING THE SAME}
본 발명은 자가발전장치 및 이를 이용한 물품에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 별도의 조작동작을 수행하지 않고 사용자가 착용하거나 이용하기만 하여도 전원을 발전하여 편리하게 사용할 수 있는 자가발전장치 및 이를 이용한 물품에 관한 것이다.
일반적으로, 생활 주변에서 볼 수 있는 대부분의 물품은 전기를 동력원으로 하고 있다. 그리고, 비교적 부피나 중량 큰 가전제품, 전동공구, 산업기기 등은 전원케이블을 통해 전원을 공급받지만, 비교적 소규모의 가전제품이나, 생활용품과 같이 휴대성이나 활동성이 요구되는 대부분 물품은 배터리와 같은 1차전지나 리듐이온전지와 같은 2차전지를 구비하여 전원을 공급받도록 되어 있다.
하지만, 배터리는 그 사용시간에 한정되어 있으므로 전원이 방전되면 다시 충전해서 사용하여야 하지만 이동중에 있거나 야외에서는 충전할 수 없으므로 방전시에는 해당 제품을 사용할 수 없게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 최근에는 다양한 발전장치가 개발되어 비상시에 필요한 전원을 충전하여 사용할 수 있도록 하고 있다.
예컨대, 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0799606호에 나타난 바와 같은 발전장치가 제안되어 있다.
이 발전장치는 도1에 도시된 바와 같이 링 형상이고, 복수의 관통공이 원주방향을 따라 소정의 간격으로 배열되도록 형성된 프레임(100)과, 이 프레임(100)의 관통구멍에 각각 프레임의 중심축과 평행한 축을 중심으로 회전가능하게 설치된 복수의 영구자석(200)과, 상기 프레임(100)의 복수의 관통구멍 중 인접하는 임의의 한 쌍의 관통구멍 사이의 부분을 코어로 하여 각각 권선된 복수의 코일(300)과, 각각 영구자석(200)에 고정되어 함께 회전하는 복수의 종동기어(400)와, 복수의 종동기어(400)와 모두 접하도록 설치된 구동기어(500)를 구비한다.
전술한 발전장치는 박형의 판형상을 가짐으로써 소형화가 가능하고 좁은 설치공간에서도 전원을 공급할 수 있는 장점은 있지만, 스테이터(stator)로서의 기능을 수행하는 코일(300)이 프레임(100)에 감김되어 고정되어 있으므로 활동성이나 신축성이 요구되는 장치에는 적용할 수 없는 문제점을 갖는다.
그 외에도 발전장치는 대한민국 공개특허 특2002-0026488호에 나타난 바와 같이 고정자(204) 및 진동자(203)의 왕복운동으로 인해 유도전류를 발생시키는 유도코일(202)로 구성된 것이 제안되어 있고, 대한민국 실안신안등록 제20-0225457호에 나타난 바와 같이 핸들(202)에 조작동작에 따라 자가발전모듈(20)에서 전력을 발전하도록 구성된 것이 등이 제안되어 있다.
하지만, 전술한 발전장치는 전원의 충전이 필요한 경우 사용자가 의도적으로 정해진 조작을 수행하여야 하므로 사용이 힘들고 불편한 문제점을 갖는다.
본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 착안한 것으로, 활동성이나 신축성이 요구되는 물품에 적용하여 전원을 발전할 있도록 한 자가발전장치 및 이를 이용한 물품을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 별도의 조작동작을 의도적으로 수행하지 않더라도 전원을 자동적으로 발전할 수 있도록 함으로써 사용상의 편의성이 향상되도록 한 한 자가발전장치 및 이를 이용한 물품을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 자가발전장치는, 전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일을 구비한 복수의 전원발생부; 상기 복수의 전원발생부를 서로 전기적 및 물리적으로 연결하되 상기 전원발생부에 작용되는 인장력에 대응하여 신축되도록 신축성을 갖고, 상기 복수의 전원발생부들이 서로 전기적으로 연결되도록 도전성 선재를 구비한 연결부재; ·및 상기 복수의 전원발생부에서 기전력이 생성되도록 상기 전원발생부와 접하여 이동, 가능하게 구성되고 적어도 하나 이상의 영구자석을 구비한 구동자석부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전원발생부는, 상기 유도코일이 권취되고 내부에 수용공간이 형성된 케이스; 및 상기 케이스의 수용공간 내부에 이동, 가능하게 삽입되어 상기 구동자석 부재의 이동시에 자극의 변화에 따른 인력 또는 반력에 의해 요동되는 진동자를 포함할 수 있다.
상기 전원발생부와 전기적으로 연결되는 램프를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 전원발생부로부터 출력되는 발전전원을 평활화하여 DC레벨로 형성하기 위한 회로부와; 상기 회로부로부터 인가되는 전원을 충전할 수 있도록 구비되는 충전모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 연결부재는, 내부 중심부에 위치되고 신축성을 갖는 재질로 형성된 내선, 상기 내선의 외주면에 신축 가능하게 감김되는 도전선, 및 상기 내선과 도전선의 외부에 덧씌워지고 신축성과 절연성을 갖는 외피층을 구비한 신축성 선재를 포함할 수 있다.
상기 연결부재는, 내부에 관통홀이 형성되고 신축성과 절연성을 갖는 외피층과, 상기 외피층의 내부 관통홀에 삽입되고 도전성을 갖는 고분자물질과 폴리머로 형성되어 도전성을 갖는 도전성 폴리머 수지층을 구비한 신축성 선재를 포함할 수 있다.
상기 연결부재는 내부에 관통홀이 형성되고 신축성과 절연성을 갖는 외피층과, 이 외피층의 내분에 형성되는 신축성 재질의 내선으로 구성되고, 상기 내선에는 직선 또는 나선 형상으로 관통홀이 형성되며 이 관통홀상에는 도전성고분자물질이 포함된 졸 형태의 도전성용액이 충진된 선축성 선재를 포함할 수 있다.
상기 연결부재는, 길이방향을 따라 형성되는 다수의 제1 굴곡부에 의해 소정 길이로 구성되고 도전성을 갖는 기본 신축선, 및 길이방향을 따라 형성되는 다수의 제2 굴곡부에 의해 소정 길이로 구성되고 제1 굴곡부 사이사이로 제2 굴곡부가 끼워져 대응되게 설치되며 도전성을 갖는 적어도 하나 이상의 부가 신축선을 구비한 신축성 선재를 포함할 수 있다.
상기 기본 신축선 및 상기 부가 신축선의 외면상으로 덧씌워지고 신축성과 절연성을 갖는 재질로 형성된 외피층을 더 포함할 수 있다.
상기 외피층은, 절연성과 신축성을 갖는 합성수지재 코팅층, 또는 절연성과 신축성을 갖는 다수의 섬유사에 의해 엮겨지는 편조층일 수 있다.
상기 연결부재는, 상기 신축성 선재와, 섬유사를 혼합하여 소정 폭과 길이를 갖는 면상의 신축성 밴드로 편직한 결합체로 구성될 수 있다.
상기 구동자석부재는, 신축성을 갖는 밴드 형태의 안착몸체; 및 상기 안착몸체에 소정 간격으로 설치되는 영구자석을 포함할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 자가발전장치는 전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일을 구비한 복수의 전원발생부; 상기 복수의 전원발생부를 서로 물리적으로 연결하되 상기 전원발생부에 작용되는 인장력에 대응하여 신축되도록 신축성을 갖는 연결부재; ·및 상기 복수의 전원발생부에서 기전력이 생성되도록 상기 전원발생부와 접하여 이동, 가능하게 구성되고 적어도 하나 이상의 영구자석을 구비한 구동자석부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 자가발전장치를 이용한 물품은, 자가발전장치를 구비한 물품에 있어서, 상기 자가발전장치는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 자가발전장치를 구비하되, 상기 연결부재에 의해 연결된 상 기 복수의 전원발생부가 일측 신발에 설치되고, 착용자의 보행시에 상기 복수의 전원발생부에서 기전력이 생성되도록 상기 구동자석부재가 타측 신발에 설치된 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 자가발전장치를 이용한 물품은, 자가발전장치를 구비한 물품에 있어서, 상기 자가발전장치는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 자가발전장치를 구비하되, 상기 연결부재에 의해 연결된 상기 복수의 전원발생부가 상의(上衣)의 둘레에 설치되고, 착용자의 팔 움직임에 따라 상기 복수의 전원발생부에서 기전력이 생성되도록 상기 전원발생부의 설치위치와 대응하는 상기 의복의 소매 부위에 상기 구동자석부재가 설치된 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 자가발전장치를 이용한 물품은, 자가발전장치를 구비한 물품에 있어서, 상기 자가발전장치는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 자가발전장치를 구비하되, 상기 연결부재에 의해 연결된 상기 복수의 전원발생부가 하의(下衣)의 일측 다리부위 둘레에 설치되고, 착용자의 보행시에 따라 상기 복수의 전원발생부에서 기전력이 생성되도록 상기 전원발생부의 설치위치와 대응하는 상기 하의의 타측 다리부위에 상기 구동자석부재가 설치된 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 자가발전장치를 이용한 물품은, 자가발전장치를 구비한 물품에 있어서, 상기 자가발전장치는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 자가발전장치를 구비하되, 상기 연결부재에 의해 연결된 상 기 복수의 전원발생부가 원심력에 의해 인체의 허리 부위에서 회전되도록 구성된 링형의 운동기구의 둘레에 설치되고, 상기 운동기구의 움직임에 따라 요동 또는 회전되면서 상기 복수의 전원발생부에서 기전력이 생성되도록 대응하는 위치에 상기 구동자석부재가 설치된 것을 특징으로 한다.
상기 운동기구는 내부에 중공부을 갖는 링형 부재로 구성되어, 상기 중공부에 상기 구동자석부재가 이동 가능하게 삽입되고, 상기 링형 부재의 몸체 둘레에 상기 복수의 전원발생부 및 연결부재가 배치될 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 자가발전장치 및 이를 이용한 물품에 의하면, 전원을 발전하는 전원발생부가 신축성을 갖는 연결부재에 의해 물리적 및 전기적으로 연결되어 있으므로 활동성이나 신축성이 요구되는 신발, 의복, 및 운동기구 등의 물품에 적용하여 필요한 전원을 얻을 수 있는 효과가 있다.
그리고, 종래와 같이 의도적으로 전원의 발전을 위한 동작을 수행하지 않더라도 기본적인 생활이나 활동을 하게 되면 자동적으로 전원이 발전되므로, 사용상의 효용성과 편의성이 향상되는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도2 내지 도9에 의거하여 상세히 설명하고, 도2 내지 도9에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한다. 한편 각 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명 은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다.
첨부도면, 도2는 본 발명에 따른 자가발전장치의 기술적 사상을 나타내는 블록도이다.
도2를 참조하면, 본 발명에 따른 자가발전장치(1)는 복수의 전원발생부(11)와, 이 전원발생부(11) 사이를 연결하는 연결부재(12), 및 복수의 전원발생부(11)에서 기전력이 생성되도록 전원발생부(11)와 접하여 이동, 가능하게 구성되고 적어도 하나 이상의 영구자석을 구비한 구동자석부재(13)를 포함한다.
상기 전원발생부(11)는 전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일(14)을 구비한다. 유도코일(14)은 구동자석부재(13)와의 상호작용에 의해 기전력이 발생되는 구조라면, 다양한 형태로 구성될 수 있다. 예컨대, 도전성 선재를 통상의 권선방식에 의해 권취하거나 태엽 스프링 형태로 권취할 수 있다. 그리고, 유도코일(14)은 동선과 같은 소재를 이용하여 구성할 수도 있지만, 후술되는 도4에 도시된 도전성 선재를 적용할 경우 권선의 횟수를 줄이면서도 인덕턴스의 값을 극대화할 수 있고, 조립과정 및 사용과정에서 외력이나 충격 등의 외부 요인에 의한 손상을 방지할 수 있다.
상기 연결부재(12)는 복수의 전원발생부(11)를 서로 전기적 및 물리적으로 연결하는 구성으로, 전원발생부(11)에 작용되는 인장력에 대응하여 신축되도록 구성되는 한편, 복수의 전원발생부(11)들이 서로 전기적으로 연결되도록 도전성 선재를 구비한다. 그리고, 연결부재(12)는 신축성과 전기 전도성(이하, 도전성이라 칭한다)을 갖는다면 후술(도5a 내지 도5d에 도시된 내용)되는 바와 같은 다양한 선재 가 적용될 수 있다.
본 실시예에 따른 자가발전장치(1)에는 전원발생부(11)와 전기적으로 연결되어 점등되는 램프(15)를 구비할 수 있다. 이때, 램프(15)는 발광다이오드(LED)로 구성된다.
그리고, 본 실시예에 따른 자가발전장치(1)에는 전원발생부(11)로부터 출력되는 발전전원을 평활화하여 DC레벨로 형성하기 위한 회로부(미도시)와, 이 회로부로부터 인가되는 전원을 충전할 수 있도록 충전모듈(미도시)을 더 포함할 수 있다. 이 회로부와 충전모듈은 널리 알려진 일반적인 기술에 의해 구성된 것을 적용하므로 구체적인 설명은 생략한다.
첨부도면, 도3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전장치의 일 예를 나타내는 도면이고, 도3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전장치에 적용되는 전원발생부의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도3a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전장치는 복수의 전원발생부(11)가 연결부재(12)에 의해 신축 가능하게 구성되되, 연결부재(12)는 도전성을 갖는 신축성 선재(121,122,123,124)와, 섬유사를 이용하여 소정 폭과 길이를 갖는 면상의 신축성 밴드로 편직한 결합체(12a)로 구성된다.
도3b를 참조하면, 전원발생부(11)는 유도코일(14), 케이스(111), 및 진동자(112)를 구비한다.
케이스(111)는 좌우측에 유도코일(14)이 권선되는 권선부(111a)가 형성되고 중앙에 수용공간(111b)을 갖는 구조로 형성되고, 상기 수용공간(111b)의 내부에는 진동자(112)가 이동, 가능하게 설치된다.
그리고, 진동자(112)는 영구자석에 의해 형성된 것으로, 수용공간(111b)의 내부에서 요동될 수 있도록 수용공간에 비해 작은 크기로 형성된다. 이 진동자(112)는 구동자석부재(13)의 이동시에 N극 및 S극이 교차되게 반복적으로 근접되므로 자극의 변화에 따른 인력 또는 반력에 의해 수용공간(111b) 내부에서 요동되면서 유도코일(14)에 기전력이 형성되도록 한다.
그리고, 구동자석부재(13)는 신축성을 갖는 밴드 형태의 안착몸체(131)와, 이 안착몸체(131)에 소정 간격으로 설치되는 복수의 영구자석(132)으로 구성된다.
전술한 결합체(12a)와 안착몸체(131)는 도3a에 도시된 바와 같이 양단부를 서로 접속, 고정하는 형태로 형성하거나, 양단부를 서로 고정하지는 않지만 서로 근접되게 배치하여 구성할 수 있다. 이와 같이 구성된 결합체(12a)와 안착몸체(131)의 양측에 인장력을 인가되면 신축시에 구동자석부재(13)의 영구자석(132)과 전원발생부(11)의 유도코일(14)이 서로 교차되므로 전자기유도작용에 의해 전원이 발전되어 진다.
첨부도면, 도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전장치에 적용할 수 있는 유도코일의 예들을 나타내는 사시도이다.
유도코일(14)은 도4에 도시된 바와 같이 다수의 소경 코일부(d), 방열홀(a), 및 다수의 대경 코일부(D)를 구비한다. 즉, 절연성 재료로 피복된 도전성 선재(141)를 나선 형상으로 감아서 내부에 방열홀(a)을 형성하도록 다수의 소경 코일부(d)를 갖는 권선부재(m)를 형성하고, 이 권선부재를 다시 나선 형상을 갖도록 감아 서 다수의 대경 코일부(D)를 갖도록 구성한다.
도4에 도시된 유도코일(14)을 자가발전장치(1)에 적용할 경우, 소경 코일부(d)는 내부에 길이방향을 따라 중공 구조의 방열홀(a)을 형성하게 되므로 소경 코일부를 형성하는 도전성 선재(141)로부터 발산되는 열기가 방열홀을 통해 방출되면서 공냉방식으로 냉각작용을 수행할 수 있다.
또한, 상기 도전성 선재(141)는 동, 은, 알루미늄 등의 도전성을 갖는 금속선으로 구성될 수 있다. 그 외에도, 도전성 선재는 탄소섬유사, 도전성 폴리머 수지선, 및 도전성 물질을 포함하는 섬유사를 이용할 수 있다. 이때, 섬유사에 포함되는 도전성 물질로는 금속나노입자, 금속산화물, 및 금속산화물입자 중에서 하나이상을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같은 도4에 도시된 형태의 유도코일(14)을 적용할 경우, 저항으로 인해 발생되는 열기를 자체적으로 냉각할 수 있고, 권선의 횟수를 줄이면서도 인덕턴스의 값을 극대화할 수 있으며, 신축성을 갖게 되므로 조립과정 및 사용과정에서 외력이나 충격 등의 외부 요인에 의한 손상을 방지할 수 있다.
첨부도면, 도5a 내지 도5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전장치에 적용할 수 있는 연결부재의 예들을 나타내는 사시도이다.
연결부재(12)는 도5a에 도시된 바와 같이, 내부 중심부에 위치되고 신축성을 갖는 재질로 형성된 내선(121a), 내선(121a)의 외주면에 소정 형상으로 신축 가능하게 감김되는 도전선(121b), 및 내선(121a)과 도전선(121b)의 외부에 덧씌워지고 신축성과 절연성을 갖는 외피층(121c)을 구비한 신축성 선재(121)를 포함한다.
도5b에 도시된 바와 같이, 연결부재(12)는 내부에 관통홀이 형성되고 신축성과 절연성을 갖는 외피층(122a)과, 외피층(122a)의 내부 관통홀에 삽입되고 도전성을 갖는 고분자물질과 폴리머로 형성되어 도전성을 갖는 도전성 폴리머 수지층(122b)을 구비한 신축성 선재(122)를 포함한다.
그리고, 도전성 폴리머 수지층(122b)의 중심부에는 신축성의 향상을 위해 관통홀(미도시)이 형성될 수 있다.
도5c에 도시된 바와 같이, 연결부재(12)는 내부에 관통홀이 형성되고 신축성과 절연성을 갖는 외피층(123a)과, 이 외피층(123a)의 내부에 형성되는 신축성 재질의 내선(123b)으로 구성되고, 내선(123b)에는 직선 또는 나선 형상으로 관통홀이 형성되며 이 관통홀상에는 도전성고분자물질이 포함된 졸 형태의 도전성용액(123c)이 충진된 선축성 선재(123)를 포함하여 구성될 수 있다.
도5d에 도시된 바와 같이, 연결부재(12)는 길이방향을 따라 형성되는 다수의 제1 굴곡부에 의해 소정 길이로 구성되고 도전성을 갖는 기본 신축선(124a), 및 길이방향을 따라 형성되는 다수의 제2 굴곡부에 의해 소정 길이로 구성되고 제1 굴곡부 사이사이로 제2 굴곡부가 끼워져 대응되게 설치되는 적어도 하나 이상의 부가 신축선(124b)을 구비한 신축성 선재(124)를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 기본 신축선(124a) 및 부가 신축선(124b)는 그 외면상으로 덧씌워지고 신축성과 절연성을 갖는 재질로 형성되는 외피층(124c)을 구비한다.
그리고, 도5a 및 도5c에 도시된 연결부재에 적용되는 내선은 신축성 절연재질로 형성되어 길이방향으로 작용되는 인장력에 따라 팽창 및 수축되도록 구성된 다. 바람직하게, 내선(121a,123b)은 신축성 실리콘수지(silicone resin)로 형성되거나, 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레트탈레이트 또는 이들의 공중합체로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 내선(121a,123b)은 신축성이 향상되도록 중앙부에 길이방향으로 관통홀이 형성될 수 있고, 원적외선이 방사되는 황토분말 등의 물질 또는 음이온이 방사되는 토르말린, 키토산분말 등의 물질 또는 인광석과 같은 발광물질이 포함될 수 있다.
도5a 내지 도5d에 도시된 연결부재(12)에 적용되는 외피층(121c,122a,123a,124c)은 절연성과 신축성을 갖는 합성수지재 코팅층 또는 절연성과 신축성을 갖는 다수의 섬유사에 의해 엮겨지는 편조층으로 구성될 수 있고, 외피층(121c,122a,123a,124c)을 합성수지재 코팅층으로 형성하고자 하는 경우에는 전술한 내선과 동일한 소재에 의해 형성할 수 있다.
한편, 도5a 내지 도5d에 도시된 신축성 선재(121,122,123,124)를 연결부재(12)로서 그대로 적용하여 구성할 수 있지만, 연결부재(12)는 도3a에 도시된 바와 같이 신축성 선재(121,122,123,124)와, 섬유사를 신축성을 갖도록 편조 또는 직조하여 소정 폭과 길이를 갖는 면상의 신축성 밴드로 구성한 결합체(12a)를 적용한다.
한편, 연결부재(12)는 복수의 전원발생부(11)를 전기적으로 연결하지 않고 물리적으로만 연결할 수 있도록 신축성을 갖는 부재로 구성될 수 있다. 이와 같이 구성된 경우에도, 구동자석부재(13)가 근접되면 각각의 전원발생부(11)는 개별적으로 전원을 발전하게 된다. 그리고, 구동자석부재(13)가 특정 전원발생부(11)에 근 접되어 전원을 발전하게 되면 인접하는 다른 전원발생부(11)의 유도코일에도 기전력이 생성되므로 인접하는 모든 전원발생부(11)가 도미노(dominoes) 작용에 의해 발전을 하게 된다.
이하, 본 발명에 따른 자가발전장치를 이용한 물품에 관하여 구체적으로 설명한다.
도6은 본 발명에 따른 자가발전장치를 이용한 물품의 제1 예를 나타내는 도면이다.
도6을 참조하면, 자가발전장치를 이용한 물품은 전술한 본 실시예에 따른 자가발전장치(1)를 신발(2)에 적용하여 구성한다.
예컨대, 신발(2) 세트를 구성하는 일측 신발(2a)에 전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일(14)을 구비한 복수의 전원발생부(11)와, 복수의 전원발생부(11)를 서로 전기적 및 물리적으로 연결하되 전원발생부(11)에 작용되는 인장력에 대응하여 신축되고 복수의 전원발생부(11)들이 서로 전기적으로 연결되도록 연결부재(12)를 설치한다. 이때, 전원발생부(11)에는 유도코일(14)과 연결되는 램프(15)를 구비한다.
그리고, 타측 신발(2b)에는 착용자의 보행시에 복수의 전원발생부(11)에서 기전력이 생성되도록 구동자석부재(13)를 설치한다. 이때, 전원발생부(11)와 구동자석부재(13)는 서로 마주 보도록 양쪽 신발(2a,2b)의 내면측에 설치한다.
전술한 바와 같이 일측 신발(2a)에 전원발생부가 구비되고 타측 신발(2b)에 구동자석부재(13)를 설치한 신발을 신고, 착용자가 보행을 하게 되면 양쪽 신발 (2a,2b)이 교차되는 지점에서 유도코일(14)과 구동자석부재(13)의 영구자석에 의한 전자기유도작용으로 전원발생부(11)측에는 전원이 생성되어 진다. 그리고, 생성되는 전원은 별도로 구비되는 충전모듈을 통해 충전할 수도 있지만, 본 실시예에서는 전원발생부에 전기적으로 접속되는 램프를 구비하여 착용자의 보행시에 램프가 점등되도록 함으로써, 야간 보행시에 도로를 비추어 보행의 안전성을 향상시킬 수 있도록 하고, 착용자로 하여금 개성을 연출할 수 있도록 하여 상품성의 향상시킬 수 있다.
도7은 본 발명에 따른 자가발전장치를 이용한 물품의 제2 예를 나타내는 도면이다.
도7을 참조하면, 자가발전장치를 이용한 물품은 전술한 본 실시예에 따른 자가발전장치(1)를 착용자의 상체에 착용할 수 있는 의복(3;이하, '상의' 라 함)에 적용하여 구성한다.
예컨대, 상의(3)의 몸통 둘레(31)에 연결부재(12)에 의해 연결된 복수의 전원발생부(11)를 배치하되, 착용자의 팔 부위와 대응하는 위치(겨드랑이 하측)에 설치한다. 이때, 전원발생부(11)는 구동자석부재(13)의 회동 범위를 따라 종방향 또는 횡방향을 따라 배치할 수도 있지만, 많은 양의 전원을 발전하기 위해서는 겨드랑이 하측에 원호 형상을 갖도록 다수의 전원발생부(11)를 구성할 수 있다.
그리고, 착용자의 팔이 삽입되는 소매 부위(32)에는 착용자의 팔 움직임에 따라 복수의 전원발생부(11)에서 기전력이 생성되도록 구동자석부재(13)를 설치하여 구성한다.
이와 같이 상의(3)에 자가발전장치(1)가 구비되면 종래와 같이 의도적으로 전원의 발전을 위한 동작을 수행하지 않더라도 기본적인 생활이나 활동 중에 팔을 움직이게 되면 자동적으로 전원이 발전되므로, 발전된 전원을 이용하여 무선통신기기 등과 같은 기기의 충전전원 등으로 편리하게 이용할 수 있다. 이때, 연결부재(12)는 신축성을 갖고 있으므로 상의에 설치하게 되더라도 충분한 활동성과 착용감을 확보할 수 있다.
도8은 본 발명에 따른 자가발전장치를 이용한 물품의 제3 예를 나타내는 도면이다.
도8을 참조하면, 자가발전장치를 이용한 물품은 전술한 자가발전장치(1)로 구성하되, 착용자의 하체에 착용할 수 있는 의복(4;이하, '하의' 라 함)에 적용하여 구성한다.
즉, 전원발생부(11)와 연결부재(12)가 하의(下衣)의 일측 다리부위 둘레에 설치되고, 착용자의 보행시에 복수의 전원발생부(11)에서 기전력이 생성되도록 전원발생부(11)의 설치위치와 대응하는 하의의 타측 다리부위에 구동자석부재(13)가 설치되도록 구성한다.
이와 같이 하의에 자가발전장치(1)가 구비되면 의도적으로 전원의 발전을 위한 동작을 수행하지 않더라도 보행을 하게 되면 전원발생부(11)와 구동자석부재(13)의 상호작용에 의해 자동적으로 전원이 발전되므로, 이와 같이 발전되는 전원을 다양한 용도로 이용할 수 있다.
도9는 본 발명에 따른 자가발전장치를 이용한 물품의 제4 예를 나타내는 도 면이다.
도9를 참조하면, 자가발전장치를 이용한 물품은 전술한 자가발전장치(1)를 원심력에 의해 인체의 허리 부위에서 회전되도록 하여 사용하는 링형의 운동기구(5; 통상 훌라후프(Hula-hoop)라 함)로 구성한다.
예컨대, 전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 복수의 전원발생부(11)와, 전원발생부(11)에 작용되는 인장력에 대응하여 신축되도록 신축성을 갖는 연결부재(12)를 운동기구(5)의 둘레에 설치한다.
그리고, 운동기구(5)의 움직임에 따라 요동 또는 회전되면서 복수의 전원발생부(11)측에서 기전력이 생성되도록 하는 구동자석부재(13)를 설치한다. 이때, 구동자석부재(13)는 운동기구(5)를 사용하는 사용자의 신체부위에 부착하는 방식으로도 구성할 수 있지만, 본 실시예에서는 운동기구(5)를 내부에 중공부(52)을 갖는 링형 부재(51)로 구성하고, 이 중공부(52)에 복수의 영구자석을 이동 가능하게 삽입하여 구성한다. 그리고, 링형 부재(51)의 둘레에 복수의 전원발생부(11) 및 연결부재(12)를 배치함으로써, 사용자가 운동기구(5)를 허리 부위에 위치하여 회전시키게 되면 영구자석이 전원발생부(11)와 교차되면서 전원을 발전하게 된다.
그리고, 생성되는 전원은 별도로 구비되는 충전모듈을 통해 충전할 수도 있지만, 본 실시예에서는 전원발생부(11)에 전기적으로 접속되는 램프(15)를 구비하여 운동기구(5)의 사용시에 램프(15)가 점등되도록 한다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자가발전장치 및 이를 이용한 물품을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
도1은 종래 발전장치를 나타내는 도면,
도2는 본 발명에 따른 자가발전장치의 기술적 사상을 나타내는 블록도,
도3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전장치의 일 예를 나타내는 도면,
도3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전장치에 적용되는 전원발생부의 일 예를 나타내는 단면도,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전장치에 적용할 수 있는 유도코일의 예들을 나타내는 사시도,
도5a 내지 도5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전장치에 적용할 수 있는 연결부재의 예들을 나타내는 사시도,
도6은 본 발명에 따른 자가발전장치를 이용한 물품의 제1 예를 나타내는 도면,
도7은 본 발명에 따른 자가발전장치를 이용한 물품의 제2 예를 나타내는 도면,
도8은 본 발명에 따른 자가발전장치를 이용한 물품의 제3 예를 나타내는 도면,
도9는 본 발명에 따른 자가발전장치를 이용한 물품의 제1 예를 나타내는 도면이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1:자가발전장치 11:전원발생부
12:연결부재 13:구동자석부재
14:유도코일 15:램프
2:신발 3:상의
4:하의 5:운동기구

Claims (20)

  1. 전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일을 구비한 복수의 전원발생부;
    상기 복수의 전원발생부를 서로 전기적 및 물리적으로 연결하되 상기 전원발생부에 작용되는 인장력에 대응하여 신축되도록 신축성을 갖고, 상기 복수의 전원발생부들이 서로 전기적으로 연결되도록 도전성 선재를 구비한 연결부재; ·및
    상기 복수의 전원발생부에서 기전력이 생성되도록 상기 전원발생부와 접하여 이동, 가능하게 구성되고 적어도 하나 이상의 영구자석을 구비한 구동자석부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전원발생부는,
    상기 유도코일이 권취되고 내부에 수용공간이 형성된 케이스; 및
    상기 케이스의 수용공간 내부에 이동, 가능하게 삽입되어 상기 구동자석부재의 이동시에 자극의 변화에 따른 인력 또는 반력에 의해 요동되는 진동자를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전원발생부와 전기적으로 연결되는 램프를 포함하는 것을 특징으로 하 는 자가발전장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전원발생부로부터 출력되는 발전전원을 평활화하여 DC레벨로 형성하기 위한 회로부와;
    상기 회로부로부터 인가되는 전원을 충전할 수 있도록 구비되는 충전모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연결부재는, 내부 중심부에 위치되고 신축성을 갖는 재질로 형성된 내선, 상기 내선의 외주면에 신축 가능하게 감김되는 도전선, 및 상기 내선과 도전선의 외부에 덧씌워지고 신축성과 절연성을 갖는 외피층을 구비한 신축성 선재를 포함하는 것을 특정으로 하는 자가발전장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연결부재는, 내부에 관통홀이 형성되고 신축성과 절연성을 갖는 외피층과, 상기 외피층의 내부 관통홀에 삽입되고 도전성을 갖는 고분자물질과 폴리머로 형성되어 도전성을 갖는 도전성 폴리머 수지층을 구비한 신축성 선재를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 연결부재는 내부에 관통홀이 형성되고 신축성과 절연성을 갖는 외피층과, 이 외피층의 내부에 형성되는 신축성 재질의 내선으로 구성되고, 상기 내선에는 직선 또는 나선 형상으로 관통홀이 형성되며 이 관통홀상에는 도전성고분자물질이 포함된 졸 형태의 도전성용액이 충진된 선축성 선재를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 연결부재는, 길이방향을 따라 형성되는 다수의 제1 굴곡부에 의해 소정 길이로 구성되고 도전성을 갖는 기본 신축선, 및 길이방향을 따라 형성되는 다수의 제2 굴곡부에 의해 소정 길이로 구성되고 제1 굴곡부 사이사이로 제2 굴곡부가 끼워져 대응되게 설치되며 도전성을 갖는 적어도 하나 이상의 부가 신축선을 구비한 신축성 선재를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기본 신축선 및 상기 부가 신축선의 외면상으로 덧씌워지고 신축성과 절연성을 갖는 재질로 형성된 외피층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전장치.
  10. 제5항 내지 제7항, 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외피층은, 절연성과 신축성을 갖는 합성수지재 코팅층, 또는 절연성과 신축성을 갖는 다수의 섬유사에 의해 엮겨지는 편조층인 것을 특징으로 하는 자가발전장치.
  11. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결부재는, 상기 신축성 선재와, 섬유사를 혼합하여 소정 폭과 길이를 갖는 면상의 신축성 밴드로 편직한 결합체인 것을 특징으로 하는 자가발전장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 구동자석부재는, 신축성을 갖는 밴드 형태의 안착몸체; 및
    상기 안착몸체에 소정 간격으로 설치되는 영구자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전장치.
  13. 전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일을 구비한 복수의 전원발생부;
    상기 복수의 전원발생부를 서로 물리적으로 연결하되 상기 전원발생부에 작용되는 인장력에 대응하여 신축되도록 신축성을 갖는 연결부재; ·및
    상기 복수의 전원발생부에서 기전력이 생성되도록 상기 전원발생부와 접하여 이동, 가능하게 구성되고 적어도 하나 이상의 영구자석을 구비한 구동자석부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전원발생부는,
    상기 유도코일이 권취되고 내부에 수용공간이 형성된 케이스; 및
    상기 케이스의 수용공간 내부에 이동, 가능하게 삽입되어 상기 구동자석부재의 이동시에 자극의 변화에 따른 인력 또는 반력에 의해 요동되는 진동자를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 전원발생부와 전기적으로 연결되는 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전장치.
  16. 자가발전장치를 구비한 물품에 있어서,
    상기 자가발전장치는 제1항 내지 제9항, 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항의 자가발전장치를 구비하되,
    상기 연결부재에 의해 연결된 상기 복수의 전원발생부가 일측 신발에 설치되고, 착용자의 보행시에 상기 복수의 전원발생부에서 기전력이 생성되도록 상기 구동자석부재가 타측 신발에 설치된 것을 특징으로 하는 자가발전장치를 이용한 물품.
  17. 자가발전장치를 구비한 물품에 있어서,
    상기 자가발전장치는 제1항 내지 제9항, 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항의 자가발전장치를 구비하되,
    상기 연결부재에 의해 연결된 상기 복수의 전원발생부가 상의(上衣)의 둘레에 설치되고, 착용자의 팔 움직임에 따라 상기 복수의 전원발생부에서 기전력이 생성되도록 상기 전원발생부의 설치위치와 대응하는 상기 의복의 소매 부위에 상기 구동자석부재가 설치된 것을 특징으로 하는 자가발전장치를 이용한 물품.
  18. 자가발전장치를 구비한 물품에 있어서,
    상기 자가발전장치는 제1항 내지 제9항, 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항의 자가발전장치를 구비하되,
    상기 연결부재에 의해 연결된 상기 복수의 전원발생부가 하의(下衣)의 일측 다리부위 둘레에 설치되고, 착용자의 보행시에 따라 상기 복수의 전원발생부에서 기전력이 생성되도록 상기 전원발생부의 설치위치와 대응하는 상기 하의의 타측 다리부위에 상기 구동자석부재가 설치된 것을 특징으로 하는 자가발전장치를 이용한 물품.
  19. 자가발전장치를 구비한 물품에 있어서,
    상기 자가발전장치는 제1항 내지 제9항, 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항의 자가발전장치를 구비하되,
    상기 연결부재에 의해 연결된 상기 복수의 전원발생부가 원심력에 의해 인체의 허리 부위에서 회전되도록 구성된 링형의 운동기구의 둘레에 설치되고, 상기 운동기구의 움직임에 따라 요동 또는 회전되면서 상기 복수의 전원발생부에서 기전력이 생성되도록 대응하는 위치에 상기 구동자석부재가 설치된 것을 특징으로 하는 자가발전장치를 이용한 물품.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 운동기구는 내부에 중공부을 갖는 링형 부재로 구성되어, 상기 중공부에 상기 구동자석부재가 이동 가능하게 삽입되고, 상기 링형 부재의 몸체 둘레에 상기 복수의 전원발생부 및 연결부재가 배치된 것을 특징으로 하는 자가발전장치를 이용한 물품.
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