KR20190143779A

KR20190143779A - 휴대용 자가발전 장치

Info

Publication number: KR20190143779A
Application number: KR1020180085174A
Authority: KR
Inventors: 손대업
Original assignee: 주식회사 나스켐
Priority date: 2018-06-21
Filing date: 2018-07-23
Publication date: 2019-12-31
Also published as: JP2021531721A; JP7302901B2; US20210351662A1; WO2020022719A1; KR102071434B1; CN112470375A; TW202007860A; TWI741323B; US11967886B2; EP3829038A1; EP3829038A4

Abstract

통상의 전기 공급이 안 되는 군사 작전, 난민촌, 지진 등에 의한 재난, 선박의 비상사태, 야외 활동 등의 비상시에 소형이고 고효율로 자가발전을 실현하여 배터리에 충전할 수 있고, 다양한 스마트 모듈과 결합하여 사용할 수 있는 휴대용 자가발전 장치에 관한 것으로, 본체, 상기 본체 내에서 직선 왕복 운동하는 랙(rack) 기어 부재, 상기 본체 내에 마련되고, 상기 랙 기어 부재에 결합되며 상기 랙 기어 부재의 직선 왕복 운동에 따라 정회전 및 역회전하는 다수의 피니언(pinion) 기어 부재, 상기 다수의 피니언 기어 부재의 각각에 마련되고, 각각의 피니언 기어 부재의 정회전 또는 역회전에 따라 회전하는 회전 부재, 상기 회전 부재의 회전에 따라 발전하는 발전 부재를 포함하고, 상기 다수의 피니언 기어 부재의 각각은 상기 랙 기어 부재의 직선 왕복 운동에 따라 순차적으로 정회전 또는 역회전하는 구성을 마련하여, 사용자가 한 손 또는 양손으로 랙 기어 부재의 당김 동작을 반복하는 것에 의해 장시간 동안 발전을 지속적으로 실행할 수 있다.

Description

휴대용 자가발전 장치{Portable self-generation device}

본 발명은 랙(rack) 기어 부재와 피니언(pinion) 기어 부재를 이용한 휴대용 자가발전 장치에 관한 것으로, 특히 통상의 전기 공급이 안 되는 군사 작전, 난민촌, 지진 등에 의한 재난, 선박의 비상사태, 야외 활동 등의 비상시에 소형이고 고효율로 자가발전을 실현하여 배터리에 충전할 수 있고, 다양한 스마트 모듈과 결합하여 사용할 수 있는 휴대용 자가발전 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전기는 산업사회의 주요 에너지원으로 이용되고 있지만, 화석에너지의 고갈로 인해 최근에는 태양광발전, 풍력발전, 조력발전 등 다양한 대체 발전시설에 투자와 개발이 급속하게 진행되고 있다. 한편, 발전시설에서 생산된 전기는 전력케이블을 통해 가정용 및 산업용 장치나 제품에 공급되어 에너지원으로 사용되고 있지만, 소규모의 가전제품이나, 생활용품과 같이 휴대성이나 활동성이 요구되는 대부분의 제품은 1차 전지나 2차 전지와 같은 배터리를 구비하여 전원으로 사용하고 있다.

또 사회가 고도화되면서 다양한 전자기기가 개발되고, 그 사용 인구가 날로 확대되고 있는 추세이며, 최근에는 스마트폰 등과 같은 휴대용 전자기기의 활용이 증대하고 있다. 그리고 낚시, 등산 등과 같이 야외에서 이루어지는 레저문화의 발달로 인하여 야외에서 생활하는 시간이 증가하고 있어 예비 배터리를 구비하여 사용하고 있다.

그러나 배터리는 그 사용시간에 한정되어 있으므로 전원이 방전되면 다시 충전해서 사용하여야 하지만, 이동 중에 있거나 야외에서는 충전할 수 없는 문제가 있었다. 또한, 배터리가 방전되고 통상의 전기 공급이 안 되는 군사 작전, 난민촌, 지진 등에 의한 재난, 선박의 비상사태 등 구조 요청을 위한 통신, 조명을 위한 전기 기기, 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 등을 작동시킬 수 없다는 문제가 있었다.

이에 따라 최근에는, 군사 작전, 낚시, 등산 등과 같이 야외에서 활동하는 동안에 사용되는 각종 전자기기에 소모되는 전기에너지를 자가발전을 통해 획득하여 비상시에 필요한 전원을 사용할 수 있도록 된 휴대용 자가발전장치들이 제안되어 사용되고 있다. 이러한, 종래의 휴대용 자가발전장치는 전기에너지를 생성하고자 할 경우, 정해진 조작(레버의 회전운동) 등과 같은 별도의 동작을 구현하여야만 하기 때문에, 사용이 불편하고 시간이 많이 소요되는 것에 비해 획득할 수 있는 에너지의 양이 극소량에 불과하여 실제 전기기기에 적용할 수 없다는 문제점이 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위한 기술의 일 예가 하기 문헌 1 내지 3 등에 개시되어 있다.

예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 도 1에 도시된 바와 같이, 동력발생수단에 의해 발생된 동력에 의해 왕복 운동하는 피스톤 로드(11)를 구비한 리니어 발전장치에서, 상기 피스톤 로드(11)에 설치된 액추에이터(1), 상기 액추에이터(1)를 감싸도록 설치되어 있으며, 내벽에 영구자석(21)과 코일(22)이 설치된 스테이터(2)를 포함하고, 상기 액추에이터(1)의 길이는 피스톤 로드(11)가 어느 한 방향으로 충분히 이동한 상태에서 그 끝 부분이 두 영구자석(21) 중 어느 하나의 영구자석의 코일(22)을 향한 끝 부분에 미치지 못하는 길이를 갖는 휴대용 소형 발전장치에 대해 개시되어 있다.

또 하기 특허문헌 2에는 랙, 상기 랙과 맞물려서 배치되고, 내주면에 스테이터가 구비된 피니언, 상기 피니언 내로 삽입되어 상기 스테이터와 이격되어 배치되는 로터, 상기 랙이 한 방향으로 직선 이동될 때 생성되는 상기 피니언의 회전력을 이용하여, 상기 로터를 한 방향으로 회전시키는 제1 로터 회전유닛 및 상기 랙이 타방향으로 직선 이동될 때 생성되는 상기 피니언의 역회전력을 이용하여, 상기 로터를 상기 한 방향으로 회전시키는 제2 로터 회전유닛을 포함하는 발전장치에 대해 개시되어 있다.

한편, 본 발명자가 특허 출원하여 등록된 하기 특허문헌 3에는 외력에 의해 정방향과 역방향으로 교번 회전되는 구동축, 상기 구동축의 정방향 회전력만을 발전 축으로 전달하는 정방향 동력 전달부, 상기 구동축의 역방향 회전력만을 발전 축으로 전달하는 역방향 동력 전달부 및 상기 발전 축의 한 방향 회전력을 이용하여 발전하는 발전기를 포함하고, 상기 구동축에는 풀리가 축 결합되고, 상기 구동축의 풀리에 감긴 와이어가 교번적으로 왕복 운동됨에 따라 상기 구동축이 정방향과 역방향으로 교번 회전될 수 있는 자가 발전장치에 대해 개시되어 있다.

대한민국 공개특허공보 제2009-0062090호(2009.06.17 공개) 대한민국 공개특허공보 제2017-0018702호(2017.02.20 공개) 대한민국 등록특허공보 제10-1596430호(2016.02.16 등록)

상술한 바와 같은 특허문헌 1에 개시된 기술에서는 동력발생수단에 의해 발생된 동력에 의해 왕복 운동하는 피스톤 로드에 대해 개시되어 있지만, 동력발생수단이 어떠한 구성에 의해 동력을 발생하는지에 대해 구체적인 기술이 없으며, 피스톤 로드의 왕복 운동을 실행하는 구성 및 작동에 대한 기재도 불명료하다는 문제가 있습니다.

또 상기 특허문헌 2에 개시된 기술에서는 노면으로부터 자동차를 통해 차체로 전달되는 진동을 이용하여 전기를 생성할 수 있는 발전장치로서, 야외에서 활용하기 위한 휴대성이 떨어져 사용자가 휴대하고 다니면서 필요시에 발전을 할 수 없다는 문제점이 있었다.

한편, 상기 특허문헌 3에 개시된 기술에서는 장시간 반복 사용에 의해 부품이 파손될 염려가 있으며, 풀리에 감긴 와이어의 상태가 느슨해진 경우, 작동을 시킬 수 없다는 문제뿐만 아니라 와이어의 당김에 의해 발전을 실행하지만 되감기의 에너지를 이용할 수 없다는 문제가 있었다. 또 상기 특허문헌 3에 개시된 기술에서는 와이어의 작동에 따라 와이어를 지지하기 위한 다수의 부품이 필요하다는 문제도 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 군사 작전, 난민촌, 지진 등에 의한 재난, 선박의 비상사태, 낚시, 등산 등과 같이 야외에서 사용자가 한 손 또는 양손을 사용하여 장시간 지속적으로 발전을 실행하여 배터리에 충전할 수 있는 휴대용 자가발전 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 다수의 피니언 기어 부재를 마련하는 것에 의해 어느 하나의 피니언 기어 부재가 파손되어도 계속하여 발전을 실행할 수 있는 휴대용 자가발전 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 부품의 구성을 단순화하고 소형으로 제작하여 고효율로 발전을 실현할 수 있는 휴대용 자가발전 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 하나의 피니언 기어 부재에 제1 회전 부재 및 제2 회전 부재를 각각 마련하여 어느 한쪽의 장애가 발생하여도 계속하여 발전을 실행할 수 있는 휴대용 자가발전 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 제1 회전 부재와 제2 회전 부재를 서로 동일한 부품으로 설계 및 제작하여 발전장치의 제조 비용을 절감할 수 있는 휴대용 자가발전 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치는 사용자에 의해 자가발전을 실행하는 휴대용 자가발전 장치로서, 본체, 상기 본체 내에서 사용자에 의해 직선 왕복 운동하는 랙(rack) 기어 부재, 상기 본체 내에 마련되고, 상기 랙 기어 부재에 결합되며 상기 랙 기어 부재의 직선 왕복 운동에 따라 정회전 및 역회전하는 다수의 피니언(pinion) 기어 부재, 상기 다수의 피니언 기어 부재의 각각에 마련되고, 각각의 피니언 기어 부재의 정회전 또는 역회전에 따라 회전하는 회전 부재, 상기 회전 부재의 회전에 따라 발전하는 발전 부재를 포함하고, 상기 다수의 피니언 기어 부재의 각각은 상기 랙 기어 부재의 직선 왕복 운동에 따라 순차적으로 정회전 또는 역회전하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치에서, 상기 랙 기어 부재는 상기 본체 내에 마련되고, 상기 다수의 피니언 기어 부재의 각각을 정회전 또는 역회전시키는 랙 기어부 및 상기 본체의 외부에 마련되고, 사용자가 상기 랙 기어부를 직선 왕복 운동시키는 손잡이부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치에서, 상기 본체의 상부에는 상기 랙 기어 부재의 진출입을 위한 제1 개구부가 마련되고, 상기 랙 기어 부재가 상기 본체 내에서 이탈되는 것을 방지하기 위해 상기 랙 기어 부재에 마련된 걸림부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치에서, 상기 본체의 상부에는 상기 랙 기어 부재의 진출입을 위한 제1 개구부 및 제2 개구부가 마련된 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치에서, 상기 랙 기어부와 상기 손잡이부는 경첩에 의해 결합된 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치에서, 상기 랙 기어부는 제1 랙 기어부와 제2 랙 기어부로 이루어지고, 상기 제1 랙 기어부와 제2 랙 기어부는 제2 경첩에 의해 연결된 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치에서, 상기 다수의 피니언 기어 부재는 일렬로 마련된 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치에서, 상기 다수의 피니언 기어 부재는 복수의 열로 마련된 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치에서, 상기 랙 기어부는 상기 랙 기어 부재의 상하 또는 좌우 방향에서 한 쌍으로 마련되고, 상기 한 쌍의 랙 기어부의 각각에는 다수의 피니언 기어 부재가 결합된 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치에서, 상기 랙 기어 부재는 제1 열의 다수의 피니언 기어 부재에 대응하여 마련된 제1 랙 기어 부재와 제2 열의 다수의 피니언 기어 부재에 대응하여 마련된 제2 랙 기어 부재를 구비한 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치에서, 상기 본체의 하부에는 사용자가 자가발전을 실행할 때 양발로 지지하기 위한 한 쌍의 지지부가 마련된 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치에서, 상기 회전 부재는 상기 피니언 기어 부재의 좌우 또는 상하에 각각 끼워 맞추어지는 제1 회전 부재와 제2 회전 부재로 이루어지고, 상기 제1 회전 부재는 반시계 방향으로 회전할 수 있고, 상기 제2 회전 부재는 시계 방향으로 회전할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치에서, 상기 제1 회전 부재는 상기 피니언 기어 부재의 일측에 장착된 제1 락 플레이트(lock plate), 그 내부에 제1 클러치 기어를 구비하고 상기 피니언 기어 부재의 역회전에 따라 상기 발전 부재를 일 방향으로 회전시키는 제1 플라이 휠, 상기 제1 락 플레이트에 장착되고 상기 제1 플라이 휠을 회전시키는 제1 락(lock) 부재를 포함하고, 상기 제2 회전 부재는 상기 피니언 기어 부재의 타측에 장착된 제2 락 플레이트, 그 내부에 제2 클러치 기어를 구비하고 상기 피니언 기어 부재의 정회전에 따라 상기 발전 부재를 일 방향으로 회전시키는 제2 플라이 휠, 상기 제2 락 플레이트에 장착되고 상기 제2 플라이 휠을 회전시키는 제2 락 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치에서, 상기 발전 부재는 제1 플라이 휠과 상기 제2 플라이 휠에 결합되어 일 방향으로 회전하는 기어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치에서, 회전 유닛을 더 포함하고, 상기 랙 기어부는 상기 회전 유닛에 감긴 상태로 유지되고, 상기 랙 기어부에는 상기 다수의 피니언 기어 부재의 기어치와 맞물리는 기어 홈이 마련된 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치에서, 상기 회전 유닛은 상기 본체 내에서 회전 가능하게 장착되고, 상기 랙 기어부가 감겨진 상태를 유지하고 랙 기어부의 당김과 감김에 따라 회전 가능한 릴, 스프링 강으로 이루어지고, 상기 랙 기어부를 상기 릴에 감긴 상태로 유지시키는 스파이럴 스프링, 상기 릴에 끼워 맞추어지고 상기 스파이럴 스프링을 내장하는 스프링 커버부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치에서, 상기 발전 부재는 상기 다수의 피니언 기어 부재의 각각의 내주면에 마련된 고정자, 상기 피니언 기어 부재 내로 삽입되어 상기 고정자와 이격되게 마련되고, 상기 피니언 기어 부재의 정회전 또는 역회전에 따라 일 방향으로만 회전하는 회전자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치에 의하면, 직선 왕복 운동하는 랙 기어 부재와 상기 랙 기어 부재에 결합되며 상기 랙 기어 부재의 직선 왕복 운동에 따라 정회전 및 역회전하는 다수의 피니언 기어 부재를 마련하여, 사용자가 한 손 또는 양손으로 랙 기어 부재의 당김 동작을 반복하는 것에 의해 비교적 편안한 상태에서 장시간 동안 높은 효율과 다량의 발전을 지속적으로 실행할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또, 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치에 의하면, 랙 기어 부재의 왕복 운동의 전부를 발전에 적용할 수 있으므로, 발전 효율을 향상시킬 수 있다는 효과도 얻어진다.

또, 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치에 의하면, 제1 플라이 휠과 상기 제2 플라이 휠의 내부 공간에 락 플레이트와 락 부재가 수용되는 구성을 마련하는 것에 의해 휴대용 자가발전 장치를 소형화할 수 있다는 효과도 얻어진다.

또한, 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치에 의하면, 다수의 피니언 기어 부재를 마련하는 것에 의해 장시간 사용시 어느 하나의 피니언 기어 부재가 파손되어도, 다른 쪽의 피니언 기어 부재를 계속 사용하여 자가발전을 실행할 수 있다는 효과도 얻어진다.

도 1은 종래의 휴대용 소형 발전장치의 단면도,
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 휴대용 자가발전 장치의 외관 사시도,
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 휴대용 자가발전 장치의 개념도,
도 4는 도 3에 도시된 휴대용 자가 발전장치의 작동 설명도,
도 5는 도 3에 도시된 랙 기어 부재와 다수의 피니언 기어 부재의 배치 상태를 나타내는 평면도,
도 6은 도 3에 도시된 랙 기어 부재에 마련된 걸림부의 작동을 나타내는 도면,
도 7은 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치의 제2 실시 예에 따른 본체의 구성을 나타낸 도면,
도 8은 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치의 제3 실시 예에서 랙 기어 부재 구성을 설명하기 위한 도면,
도 9는 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치의 제4 실시 예에서 랙 기어 부재 구성을 설명하기 위한 도면,
도 10은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 휴대용 자가발전 장치에서 피니언 기어 부재와 회전 부재 및 발전 부재의 결합 관계를 설명하기 위한 도면,
도 11은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 휴대용 자가발전 장치의 분해 사시도,
도 12는 본 발명의 제6 실시 예에 따른 휴대용 자가발전 장치에서 제1 플라이 휠의 링 기어 상태를 나타낸 도면,
도 13은 본 발명의 제7 실시 예에 따른 랙 기어 부재와 다수의 피니언 기어 부재의 배치 상태를 나타내는 도면,
도 14는 본 발명의 제8 실시 예에 따른 랙 기어 부재와 다수의 피니언 기어 부재의 배치 상태를 나타내는 평면도,
도 15는 본 발명의 제8 실시 예에 따른 랙 기어 부재의 다른 예를 나타내는 평면도,
도 16은 본 발명의 제9 실시 예에 따른 랙 기어 부재와 다수의 피니언 기어 부재의 배치 상태를 도면,
도 17은 도 16에 도시된 휴대용 자가발전 장치의 외관 사시도,
도 18은 본 발명의 제10 실시 예에 따른 휴대용 자가발전 장치의 구성도,
도 19는 본 발명의 휴대용 자가발전 장치의 사용 상태의 일 예를 나타내는 도면.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.

본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치의 각각의 구성 및 동작에 관한 설명에서, 피니언 기어 부재의 좌우 또는 상하에 각각 마련된 제1 회전 부재 및 제2 회전 부재에 대해 한 쌍의 회전 부재로 설명할 수 있다.

또한, 상기 제1 회전 부재와 상기 제2 회전 부재는 서로 독립적으로 작동하며, 제1 회전 부재와 제2 회전 부재가 서로 동일한 부품으로 제작되므로, 제1 회전 부재와 제2 회전 부재의 어느 하나의 각 구성 요소로서, 도면에 대응하는 부호는 단순히 회전 부재에 대응시켜 설명한다. 또 제1 회전 부재와 상기 제2 회전 부재의 각각의 구성 요소에 대한 설명에서는 동일 부호를 부여하여 설명할 수도 있다.

이하, 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치의 실시 예를 도면에 따라서 설명한다.

[ 제1 실시 예 ]

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 휴대용 자가발전 장치의 외관 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 휴대용 자가발전 장치의 개념도이고, 도 4는 도 3에 도시된 휴대용 자가 발전장치의 작동 설명도이고, 도 5는 도 3에 도시된 랙 기어 부재와 다수의 피니언 기어 부재의 배치 상태를 나타내는 평면도이다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 휴대용 자가발전 장치에서는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본체(100), 상기 본체(100) 내에서 직선 왕복 운동하는 랙(rack) 기어 부재(200), 상기 본체(100) 내에 마련되고 상기 랙 기어 부재(200)에 결합되며 상기 랙 기어 부재(200)의 직선 왕복 운동에 따라 정회전 및 역회전하는 다수의 피니언(pinion) 기어 부재(300)를 포함하고, 상기 다수의 피니언 기어 부재(300)의 각각은 상기 랙 기어 부재(200)의 직선 왕복 운동에 따라 순차적으로 정회전 또는 역회전 한다.

상기 본체(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 대략 원통 형상으로 이루어지고, 상기 본체(100)의 상부에는 랙 기어 부재(200)의 진출입을 위한 제1 개구부(110)가 마련되고, 하부에는 사용자가 자가발전을 실행할 때 양발로 지지하기 위한 한 쌍의 지지부(120)가 마련된다. 또 이 본체(100)는 금속제 또는 엔지니어링 플라스틱인 폴리카보네이트로 이루어질 수 있다. 한편, 도 2에서는 본체(100)가 대략 원통형으로 이루어진 구성을 나타내었지만, 이에 한정되는 것은 아니고 사각 형상, 오각 형상 등의 다면체로 이루어질 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 원통 형상으로 이루어진 본체(100)의 내경은 피니언 기어 부재의 외경에 따른 변경 가능하며 특정 크기에 한정되지는 않는다.

또한, 도 2에서는 사용시 양발로 지지하기 위한 지지부(120)를 마련한 구조를 나타내었지만, 한 손으로 랙 기어 부재(200)를 작동시키고 다른 한 손으로 본체(100)를 파지하는 구조로 마련될 수 있다. 이와 같은 파지를 위해 본체(100)의 대략 중앙 부분에는 파지를 위한 형상, 예를 들어 손가락의 형상을 마련할 수도 있다. 한편, 상기 본체(100) 내에는 랙 기어 부재(200)의 직선 운동시, 랙 기어 부재(200)가 운동 경로에서 이탈되는 것을 방지하기 위해 랙 기어 부재(200)의 길이 방향에 따라 가이드부가 마련된다.

상기 랙 기어 부재(200)는 도 4에 도시된 바와 같이 다수의 피니언 기어 부재(300)를 각각 정회전 또는 역회전시키도록 피니언 기어 부재(300)의 기어치(gear tooth)와 맞물리는 기어치가 마련된 랙 기어부(210)와 사용자가 손으로 랙 기어부(210)를 직선 운동하기 위한 손잡이부(220)를 구비한다. 상기 손잡이부(220)의 끝 부분에는 도 2에 도시된 바와 같이 사용자의 손가락을 걸어 손잡이부(220)를 파지하기 위한 걸이 홈(221)이 마련된다.

따라서, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 손잡이부(220)를 당기는 것에 의해 랙 기어부(210)가 본체(100)에서 인출되고, 이에 따라 다수의 피니언 기어 부재(300)의 각각의 피니언 기어 부재가 시계 방향으로 회전하게 된다. 또 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 손잡이부(220)를 미는 것에 의해 랙 기어부(210)가 본체(100) 내에 삽입되고 이에 따라 다수의 피니언 기어 부재(300)의 각각의 피니언 기어 부재가 반시계 방향으로 회전하게 된다.

상기 랙 기어부(210)에 형성된 나사치의 개수는 한정되지 않으며, 그 폭은 도 5에 도시된 바와 같이 피니언 기어의 나사치의 폭보다 작게 마련될 수 있다.

상기 다수의 피니언 기어 부재(300)는 도 3에서 3개의 피니언 기어 부재가 일렬로 마련된 구조를 나타내었지만, 이에 한정되는 것은 아니고 4개 이상 마련될 수 있다. 각각의 피니언 기어 부재는 샤프트에 의해 본체(100) 내의 양 측벽에 회전 가능하게 지지된다. 이를 위해 본체(100) 내의 양 측벽에는 다수의 피니언 기어 부재(300)에 대응하는 샤프트 삽입홀이 마련된다.

한편, 상기 랙 기어 부재(200) 및 피니언 기어 부재도 상기 본체(100)와 동일한 재질인 금속제 또는 엔지니어링 플라스틱인 폴리카보네이트로 이루어질 수 있다.

다음에 상기 랙 기어 부재(200)의 구조에 대해 도 6에 따라 설명한다.

도 6은 도 3에 도시된 랙 기어 부재에 마련된 걸림부의 작동을 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치에서 랙 기어 부재(210)는 도 6에 도시된 바와 같이, 랙 기어부(210)가 본체(100)에서 인출될 때, 본체(100) 내에서 랙 기어부(210)가 이탈되는 것을 방지하기 위해 상기 랙 기어부(210)의 상부에 걸림부(230)가 마련된다. 이와 같은 걸림부(230)의 형상은 특정되는 것은 아니며, 본체(110)의 제1 개구부(110)를 통과하지 못하게 하는 가능만 달성할 수 있으며 충분하다. 또 도 6에서는 랙 기어부(210)의 끝 부분이 3번째의 피니언 기어 부재에 위치하도록 걸립부(230)의 위치를 나타내었지만, 이에 한정되는 것은 아니고 랙 기어부(210)의 나사치가 피니언 기어 부재의 나사치와 분리되지 않을 정도의 위치에 마련될 수도 있다.

[ 제2 실시 예 ]

다음에 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치의 제2 실시 예를 도 7에 따라 설명한다. 또 제2 실시 예에서 제1 실시 예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하고 그 반복적인 설명은 생략한다.

도 7은 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치의 제2 실시 예에 따른 본체(100)의 구성을 나타낸 도면이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 휴대용 자가 발전장치의 제1 실시 예에서는 본체(100)에 제1 개구부(110)를 마련하여 랙 기어 부재(200)가 도 4에 도시된 바와 같이 우측 방향으로만 인출 및 삽입되는 구조를 나타내었지만, 제2 실시 예에서는 도 7에 도시된 바와 같이 본체(100)의 좌측에 제2 개구부(130)를 더 마련하는 것에 의해 본체(100)의 좌우 방향으로 인출 및 삽입을 할 수 있다.

즉 본체(100)에 제1 개구부(110)와 이 제1 개구부(110)에 대향하는 위치에 제2 개구부(130)를 마련하는 것에 의해 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 손잡이부(220)를 당기는 것에 의해 랙 기어부(210)가 본체(100)의 제1 개구부(110)를 통해 우측에서 인출되고, 이에 따라 다수의 피니언 기어 부재(300)의 각각의 피니언 기어 부재가 시계 방향으로 회전하게 된다. 또 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 손잡이부(220)를 미는 것에 의해 랙 기어부(210)가 본체(100) 내에 삽입되고 계속 진행하여 랙 기어부(210)가 본체(100)의 제2 개구부(130)를 통해 좌측에서 인출되고, 이에 따라 다수의 피니언 기어 부재(300)의 각각의 피니언 기어 부재가 반시계 방향으로 회전하게 된다.

따라서, 도 7에 도시된 제2 실시 예에서는 도 4에 도시된 제1 실시 예에 비해 다수의 피니언 기어 부재(300)의 회전량을 증가시켜 발전량을 증가시킬 수 있다.

[ 제3 실시 예 ]

다음에 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치의 제3 실시 예를 도 8에 따라 설명한다. 또 제3 실시 예에서도 제1 실시 예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하고 그 반복적인 설명은 생략한다.

도 8은 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치의 제3 실시 예에서 랙 기어 부재 구성을 설명하기 위한 도면이다.

상술한 제1 및 제2 실시 예에서 휴대용 자가발전 장치는 랙 기어 부재(210)를 도 2에 도시된 바와 같이, 본체(100)에서 손잡이부(220)가 길게 돌출된 상태를 나타내었지만, 제3 실시 예에서는 보관 및 이동의 편리성을 위해, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 랙 기어부(210)와 손잡이부(220)가 제1 경첩(222)에 의해 결합된 구조로 마련될 수 있다. 이 제1 경첩(222)을 마련하는 것에 의해 본체(100)의 보관 또는 이동의 편리성을 위해 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 손잡이부(220)를 접힐 수가 있다. 또 손잡이부(220)에는 도 2에 도시된 구조에 비해 사용자의 파지를 더욱 확실하게 하기 위해 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 손잡이(223)가 마련될 수 있다.

또 상기 제1 경첩(222)의 구조는 특정하지는 않고, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같은 상태에서 랙 기어 부재(210)가 수평 상태를 유지하며 작동할 수 있는 것이면 충분하다.

[ 제4 실시 예 ]

다음에 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치의 제4 실시 예를 도 9에 따라 설명한다. 또 제4 실시 예에서도 제1 실시 예 및 제2 실시 예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하고 그 반복적인 설명은 생략한다.

도 9는 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치의 제4 실시 예에서 랙 기어 부재 구성을 설명하기 위한 도면이다.

이 제4 실시 예에 따른 휴대용 자가 발전장치의 본체(100)에서는 도 9의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 본체(100)의 우측에 제1 개구부(110)를 마련하고, 본체(100)의 좌측에 제2 개구부(130)를 마련하며, 상기 랙 기어부(210)와 손잡이부가 제1 경첩(222)에 의해 결합되고, 랙 기어부(210)가 제2 경첩(225)에 의해 연장된 구조를 마련한 것이다.

즉, 랙 기어부(210)가 제1 랙 기어부와 제2 랙 기어부로 이루어지고, 제1 랙 기어부와 제2 랙 기어부가 제2 경첩(225)에 의해 연결된 구조를 마련하는 것에 의해 본체(100)의 좌우 방향으로 인출 및 삽입을 할 수 있어, 도 9에 도시된 제4 실시 예에서는 도 7에 도시된 제2 실시 예에 비해 다수의 피니언 기어 부재(300)의 회전량을 더욱 증가시킬 수 있다. 따라서, 이 제4 실시 예에서는 제1 실시 예에 비해 다수의 피니언 기어 부재(300)의 회전량을 증가시켜 발전량을 증가시킬 수 있다.

또 제4 실시 예에서는 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이, 제1 경첩(222) 및 제2 경첩(225)을 마련하는 것에 의해 본체(100)의 보관 또는 이동의 편리성을 위해 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이 제1 랙 기어부와 손잡이부(220)를 접힐 수가 있다. 또 손잡이부에는 도 8의 (c)에 도시된 바와 같은 손잡이(223)가 마련될 수 있다.

또한, 상기 제2 경첩(225)의 구조도 제1 경첩(222)와 같이 특정하지는 않고, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같은 상태에서 랙 기어 부재(210)가 수평 상태를 유지하며 작동할 수 있는 것이면 충분하다.

[ 제5 실시 예 ]

다음에 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치의 제5 실시 예를 도 10 및 도 11에 따라 설명한다. 또 제5 실시 예에서도 제1 실시 예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하고 그 반복적인 설명은 생략한다.

도 10은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 휴대용 자가발전 장치에서 피니언 기어 부재와 회전 부재 및 발전 부재의 결합 관계를 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 휴대용 자가발전 장치의 분해 사시도이다.

본 발명의 제5 실시 예에 따른 휴대용 자가발전 장치에서는 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 피니언 기어 부재(300)의 각각에 마련되고, 각각의 피니언 기어 부재의 정회전 또는 역회전에 따라 회전하는 회전 부재(400), 상기 회전 부재(400)의 회전에 따라 발전하는 발전 부재(500)를 더 포함한다. 상기 회전 부재(400)도 금속제 또는 엔지니어링 플라스틱인 폴리카보네이트로 이루어질 수 있다.

또 본 발명의 제5 실시 예에 따른 휴대용 자가발전 장치에서 피니언 기어 부재(300)는 도 11에 도시된 바와 같이, 원판 형상으로 이루어지고, 원판 형상의 둘레 부분에는 기어치에 해당하는 기어부(310)가 마련되고, 이 원판 형상의 양쪽에는 다수의 돌기(320)가 마련되며, 중앙 부분에는 샤프트(330)가 회전 가능하게 관통하는 관통구(301)가 마련된다.

상기 회전 부재(400)는 상기 피니언 기어 부재의 좌우 또는 상하에 각각 끼워 맞추어지는 제1 회전 부재와 제2 회전 부재로 이루어진다. 상기 제1 회전 부재는 반시계 방향으로 회전할 수 있고, 상기 제2 회전 부재는 시계 방향으로 회전할 수 있다.

상기 제1 회전 부재는 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 피니언 기어 부재의 일측에 장착된 제1 락 플레이트(lock plate 410), 그 내부에 제1 클러치 기어(431)를 구비하고 상기 피니언 기어 부재의 역회전(반시계방향 회전)에 따라 상기 발전 부재(500)를 일 방향으로 회전시키는 제1 플라이 휠(430), 상기 제1 락 플레이트(410)에 장착되고 상기 제1 플라이 휠(430)을 회전시키는 제1 락(lock) 부재(420)를 포함하고, 상기 제2 회전 부재는 상기 피니언 기어 부재의 타측에 장착된 제2 락 플레이트(410'), 그 내부에 제2 클러치 기어(431')를 구비하고 상기 피니언 기어 부재의 정회전(시계 방향 회전)에 따라 상기 발전 부재를 일 방향으로 회전시키는 제2 플라이 휠(430'), 상기 제2 락 플레이트(410')에 장착되고 상기 제2 플라이 휠(430')을 회전시키는 제2 락 부재(420')를 포함한다. 도 11에 도시된 바와 같이 피니언 기어 부재(300)의 정회전 및 역회전에 따라 제1 회전 부재와 제2 회전 부재가 각각 회전하도록 제1 락 부재(420)와 제2 락 부재(420')는 서로 반대 방향으로 배치되고, 제1 클러치 기어(431)와 제2 클러치 기어(431')의 기어 방향도 서로 반대로 마련된다.

상기 제1 및 제2 락 플레이트(410, 410')는 도 11에 도시된 바와 같이, 대략 타원 형상의 평판으로 이루어지고, 평판의 주변부에는 상기 다수의 돌기(320)에 대응하여 다수의 돌기(320)에 끼워 맞추어지는 다수의 홀(411)이 마련되고, 중앙 부분에는 샤프트(300)가 관통하는 삽입구(412)가 마련된다. 또 상기 삽입구(412)의 주위에는 원통형으로 돌출되어 락 부재(420)의 회전을 지지하는 지지 턱이 마련되고, 지지 턱의 주위에는 락 부재(420)가 끼워 맞추어지는 한 쌍의 돌기(413)가 마련된다. 상기 한 쌍의 돌기(413) 각각은 단차를 갖고 2단으로 형성된다. 또 도 11에서는 다수의 돌기(320) 및 다수의 홀(411)이 대략 90도 간격으로 4개가 마련된 구조를 나타내었지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 락 플레이트(410)가 피니언 기어 부재에 고정될 수 있으면, 2개 또는 3개로 마련될 수도 있다.

상기 제1 및 제2 락 부재(420, 420')는 도 11에 도시된 바와 같이, 한 쌍으로 마련되고, 제1 클러치 기어(431)와 제2 클러치 기어(431')의 각각의 톱니에 맞물리는 발톱부(421), 상기 한 쌍의 돌기(413)에 각각 끼워 맞추어지는 구멍(423), 원통형의 지지 턱에 대응하여 반 원호 형상으로 이루어진 원호부(422)를 구비한다. 상기 구멍(423)은 2단으로 형성된 돌기(413)에 대응하여 내부에 2단으로 형성되어 락 플레이트(410)와 락 부재(420)의 끼워 맞춤 상태를 견고하게 유지시킨다. 상기 발톱부(421)는 도 11에 도시된 바와 같이 제1 클러치 기어(431)와 제2 클러치 기어(431')에 충분한 회전력을 전달하기 위해 단차를 갖게 형성된다.

상기 제1 플라이 휠(430) 및 제2 플라이 휠(430')은 도 11에 도시된 바와 같이, 원판(432)의 형상으로 이루어지고, 원판(432)의 중심에는 샤프트(330)가 삽입되는 구멍(433)이 마련된다. 또 상기 제1 플라이 휠(430) 및 제2 플라이 휠(430')의 각각의 내측에는 공간부가 형성되고, 그 공간부의 중앙 부분에서 주변 부분을 향해 예를 들어 8개의 톱니로 이루어진 제1 클러치 기어(431) 및 제2 클러치 기어(431')가 마련된다. 각각의 톱니는 일 방향을 향해 경사지게, 예를 들어 60~80도의 각도로 돌출된 형태로 이루어진다. 한편, 도 11에 도시된 바와 같이 제1 클러치 기어(431)와 제2 클러치 기어(431')의 기어 방향은 서로 반대로 마련된다. 즉, 상기 제1 클러치 기어(431)의 기어 방향은 반시계 방향으로 회전할 수 있도록 마련되고, 상기 제2 클러치 기어(431')의 기어 방향은 시계 방향으로 회전할 수 있도록 마련된다.

또 공간부(113)의 외측 둘레에는 링 기어(434)가 마련되어 있다. 상술한 제1 플라이 휠(430) 및 제2 플라이 휠(430')은 도 10에서 알 수 있는 바와 같이, 피니언 기어 부재(300)의 직경보다 다소 크게 마련된다. 따라서 제1 플라이 휠(430) 및 제2 플라이 휠(430')의 회전에 따라 발전 부재(500)가 회전하는 경우, 피니언 기어 부재(300)와 발전 부재(500)의 접촉을 방지할 수 있다.

한편, 도 10에서는 설명의 편의상 락 부재 및 락 플레이트가 플라이 휠의 외부에서 결합된 상태로 나타내었지만, 상기 락 부재 및 락 플레이트는 플라이 휠의 내부 공간부에 마련된다.

샤프트(330)는 예를 들어 스테인리스 강으로 이루어지고, 도 11에 도시된 바와 같이, 둘레에 걸쳐 한 쌍의 환형 홈(331)이 마련되고, 이 한 쌍의 환형 홈(331) 사이에 피니언 기어 부재가 위치하며, 한 쌍의 환형 홈(331)에 각각 E 링(332)이 끼워지는 것에 의해 피니언 기어 부재의 회전 시 어긋남을 방지하게 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치에서는 도 10에 도시된 바와 같이, 피니언 기어 부재에 락 플레이트 및 락 부재가 끼워 맞추어지고, 이 락 플레이트와 락 부재가 플라이 휠의 내부 공간부에 마련되므로, 휴대용 자가발전 장치를 소형화할 수 있다.

상기 발전 부재(500)는 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 회전 부재(400)와 치합된 기어부(510), 모터(520), 이 기어부(510)의 회전력을 모터(520)로 전달하는 회전 축(530), 모터(520)를 본체(100)에 장착하기 위한 모터 브래킷을 포함한다. 상기 기어부(510)는 제1 플라이 휠(430)과 제2 플라이 휠(430')의 외측 둘레에 마련된 링 기어(434)와 맞물리게 되며, 제1 플라이 휠(430)과 제2 플라이 휠(430')의 회전에 따라 기어부(510)가 회전하여 모터(520)에서의 발전이 실행되게 한다. 서로 맞물리는 링 기어(434)와 기어부(510)의 기어 비는 특정되지는 않지만, 발전을 용이하게 하기 위해 가능한 큰 값을 갖도록 마련되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치에서는 상기 기어부(510)를 일 방향으로 회전시키기 위해, 상기 제1 플라이 휠(430)과 기어부(510) 사이에 아이들 기어(600)가 치합된다. 즉 제1 플라이 휠(430)의 회전력은 아이들 기어(600)를 통해 기어부(600)에 전달된다. 이 아이들 기어(600)는 본체(100) 내에 축에 의해 회전 가능하게 유지된다. 도 10에 도시된 바와 같이 제1 플라이 휠(430)의 하부에 아이들 기어(600)가 마련되므로 제1 플라이 휠(430)의 외경은 제2 플라이 휠(430')의 외경보다 작게 마련된다.

다음에 랙 기어 부재(200), 피니언 기어 부재(300), 회전 부재(400)의 결합 관계에 대해 설명한다.

본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치의 조립은 먼저, 피니언 기어 부재(300)를 샤프트(200)에 삽입하고, 플라이 휠 본체(110)에 플라이 휠 지지체(120)를 끼워 맞추고, 한 쌍의 환형 홈(331)에 각각 E 링(332)이 끼워지는 것에 의해 피니언 기어 부재의 회전 시 어긋남을 방지하게 한다.

이어서, 제1 및 제2 락 플레이트(410, 410')의 삽입구(412)를 통해 샤프트(300)에 삽입하고, 피니언 기어 부재(300)의 양측에 마련된 다수의 돌기(320)에 제1 및 제2 락 플레이트(410, 410')의 다수의 홀(411)을 끼워 맞춘다.

다음에 한 쌍으로 마련된 제 1 및 제2 락 부재(420, 420')의 구멍(423)을 제1 및 제2 락 플레이트(410, 410')에 마련된 한 쌍의 돌기(413)에 각각 끼워 맞춘다.

계속해서 샤프트(300)에 제1 플라이 휠(430) 및 제2 플라이 휠(430')의 구멍(433)을 삽입하고, 제 1 및 제2 락 부재(420, 420')가 제1 클러치 기어(431) 및 제2 클러치 기어(431')에 위치하도록 정렬한다.

이후, 제1 플라이 휠(430)의 링 기어(434)를 통한 아이들 기어(600)와 제2 플라이 휠(430')의 링 기어에 기어부(510)를 치합시키고, 피니언 기어 부재(300)의 상부에 랙 기어부(210)를 위치시키는 것에 의해 도 10에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 자가발전 장치가 완성된다.

다음에 상술한 랙 기어 부재(200)의 직선 왕복 운동에 따라 피니언 기어 부재(300)와 회전 부재(400) 및 발전 부재(500)의 회전에 대해 도 4 및 도 10에 따라 설명한다.

본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치에서는 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 플라이 휠(430)과 제2 플라이 휠(430')의 제1 클러치 기어(431)와 제2 클러치 기어(431')가 각각 락 부재(420)와 맞물린 상태를 유지한다. 즉 일 방향을 향해 경사지게 형성된 제1 클러치 기어(431)와 제2 클러치 기어(431')의 각각의 톱니에 락 부재(420)의 발톱부(421)의 각진 부분이 맞물린 상태를 유지하고, 제1 플라이 휠(430)과 제2 플라이 휠(430')의 링 기어(434)와 기어부(510)가 맞물린 상태를 유지한다.

예를 들어, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 사용자가 손잡이부(220)를 당기는 것에 의해 랙 기어부(210)가 본체(100)에서 인출되고, 이에 따라 다수의 피니언 기어 부재(300)의 각각의 피니언 기어 부재(300)가 시계 방향으로 회전하게 된다.

따라서, 피니언 기어 부재(300)에 결합된 제1 및 제2 락 플레이트(410, 410') 및 제 1 및 제2 락 부재(420, 420')가 시계 방향으로 회전한다.

즉 제 1 및 제2 락 부재(420, 420')가 시계 방향으로 회전하게 되면, 제1 클러치 기어(431)의 각각의 톱니에서 제1 락 부재(420)의 발톱부(342)가 풀어진 상태로 되어 제1 플라이 휠(430)은 회전하지 않게 되고, 제2 락 부재(420')의 발톱부(342)가 맞물린 제2 클러치 기어(431')는 시계 방향으로 회전하게 된다. 따라서, 사용자가 손잡이부(220)를 당기는 것에 의해 랙 기어부(210)가 본체(100)에서 인출되면 본 발명에 따른 제2 플라이 휠(430')은 일 방향, 예를 들어 도 10에 도시된 상태에서 시계 방향으로만 회전하게 되고, 기어부(510)는 반시계 방향으로 회전하게 된다.

또 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 손잡이부(220)를 미는 것에 의해 랙 기어부(210)가 본체(100) 내에 삽입되고 이에 따라 다수의 피니언 기어 부재(300)의 각각의 피니언 기어 부재가 반시계 방향으로 회전하게 된다.

즉 제 1 및 제2 락 부재(420, 420')가 반시계 방향으로 회전하게 되면, 제2 클러치 기어(431')의 각각의 톱니에서 제2 락 부재(420')의 발톱부(342)가 풀어진 상태로 되어 제2 플라이 휠(430')은 회전하지 않게 되고, 제1 락 부재(420)의 발톱부(342)가 맞물린 제1 클러치 기어(431)는 반시계 방향으로 회전하게 된다. 따라서, 사용자가 손잡이부(220)를 미는 것에 의해 랙 기어부(210)가 본체(100)에서 삽입되면 본 발명에 따른 제1 플라이 휠(430)은 일 방향, 예를 들어 도 10에 도시된 상태에서 반시계 방향으로만 회전하게 되고, 이에 따라 아이들 기어(600)는 시계 방향으로 회전하고, 기어부(510)는 반시계 방향으로 회전하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 제5 실시 예에 따른 휴대용 자가발전 장치에서는 랙 기어 부재(200)의 왕복 운동에 따라 제1 플라이 휠(430)이 반시계 방향으로 회전하고, 제2 플라이 휠(430')이 시계 방향으로 회전하여도 발전 부재(500)에 마련된 기어부(510)는 일 방향, 즉 반 시계 방향으로만 연속적으로 회전하여 계속 발전을 실행할 수 있다.

[ 제6 실시 예 ]

다음에 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치의 제2 실시 예를 도 12에 따라 설명한다. 또 제6 실시 예에서 제5 실시 예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하고 그 반복적인 설명은 생략한다.

도 12는 본 발명의 제6 실시 예에 따른 휴대용 자가발전 장치에서 제1 플라이 휠의 링 기어 상태를 나타낸 도면이다.

상기 제5 실시 예에서는 제1 클러치 기어(431)의 각각의 톱니에서 제1 락 부재(420)의 발톱부(342)가 풀어진 상태에서 제1 플라이 휠(430)이 회전하지 않고, 제2 락 부재(420')의 발톱부(342)가 맞물린 제2 플라이 휠(430')의 제2 클러치 기어(431')는 시계 방향으로 회전하게 되는 구성을 나타내었지만, 제6 실시 예에서는 제2 플라이 휠(430')의 회전시 아이들 기어(600)에 의한 제1 플라이 휠(430)의 회전을 방지하기 위해 링 기어(434)가 제5 실시 예에 비해 제1 클러치 기어(431)의 1/2 부분에만 마련된다.

따라서, 제2 플라이 휠(430')의 시계 방향 회전에 따라 발전을 위해 기어부(510)가 반시계 방향으로 회전을 하고, 기어부(510)의 회전에 따라 아이들 기어(600)가 시계 방향으로 회전을 한다. 아이들 기어(600)의 시계 방향의 회전력이 제1 플라이 휠(430)에 전달된다. 그러나 제1 플라이 휠(430)에는 이 반시계 방향으로 회전을 하게 된다. 이와 같이 제1 플라이 휠(430)에 전달된 회전력은 링 기어(434)가 마련되지 않은 부분으로 전달되므로, 제1 플라이 휠(430)은 회전을 하지 않게 된다.

또한 손잡이부(220)를 미는 것에 의해 랙 기어부(210)가 본체(100) 내에 삽입되고 이에 따라 다수의 피니언 기어 부재(300)의 각각의 피니언 기어 부재가 반시계 방향으로 회전하게 된다. 즉 제 1 및 제2 락 부재(420, 420')가 반시계 방향으로 회전하게 되면, 제2 클러치 기어(431')의 각각의 톱니에서 제2 락 부재(420')의 발톱부(342)가 풀어진 상태로 되어 제2 플라이 휠(430')은 회전하지 않게 되고, 제1 락 부재(420)의 발톱부(342)가 맞물린 제1 클러치 기어(431)는 반시계 방향으로 회전하고, 제1 플라이 휠(430)에 마련된 링 기어(434)의 회전력이 아이들 기어(600)에 전달되므로, 아이들 기어(600)는 시계 방향으로 회전하고, 기어부(510)는 반시계 방향으로 회전하게된다.

[ 제7 실시 예 ]

다음에 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치의 제7 실시 예를 도 13에 따라 설명한다. 또 제7 실시 예에서도 제1 실시 예 내지 제4 실시 예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하고 그 반복적인 설명은 생략한다.

도 13은 본 발명의 제7 실시 예에 따른 랙 기어 부재와 다수의 피니언 기어 부재의 배치 상태를 나타내는 도면이다.

상기 제1 실시 예 내지 제4 실시 예에서는 본체(100) 내에 다수의 피니언 기어 부재(300)가 일렬로 마련되고, 이 다수의 피니언 기어 부재(300)가 랙 기어 부재(200)의 직선 왕복 운동에 따라 정회전 및 역회전하는 구조이지만, 제7 실시 예에서는 다수의 피니언 기어 부재(300)가 복수의 열로 마련된 것이다.

또 랙 기어 부재(200)에는 도 13에 도시된 바와 같이, 랙 기어부(210)가 상하 방향에서 한 쌍으로 마련되고, 이 한 쌍의 랙 기어부(210)의 상부 및 하부에 각각 다수의 피니언 기어 부재(300)가 결합된 구조이다.

따라서, 본체(100)에서 랙 기어부(210)가 인출되는 경우, 상부에 마련된 다수의 피니언 기어 부재(300)는 반시계방향으로 회전하면서 발전을 실행하고, 하부에 마련된 다수의 피니언 기어 부재(300)는 시계방향으로 회전하면서 발전을 실행하게 되며, 본체(100)로 랙 기어부(210)가 삽입되는 경우, 상부에 마련된 다수의 피니언 기어 부재(300)는 시계방향으로 회전하면서 발전을 실행하고, 하부에 마련된 다수의 피니언 기어 부재(300)는 반시계방향으로 회전하면서 발전을 실행하게 된다.

상술한 바와 같은 구조를 갖는 제7실시 에에서는 상기 제1 내지 제4실시 예에 도시된 휴대용 자가발전 장치보다 발전의 효율성을 증대시킬 수 있다.

또 상기 설명에서는 랙 기어부(210)가 상하 방향에서 한 쌍으로 마련되고, 한 쌍의 랙 기어부의 각각에 다수의 피니언 기어 부재(300)가 결합된 구조를 나타내었지만, 이에 한정되는 것은 아니고 한 쌍의 랙 기어부가 좌우 방향으로 마련되고, 이 한 쌍의 랙 기어부의 각각에 다수의 피니언 기어 부재(300)가 결합된 구조를 적용할 수도 있다.

또한, 도 13에 도시된 구조에서는 본체(100)에 제1 개구부(110)가 마련된 구조로 설명을 하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 도 7에 도시된 바와 같이 본체(100)에 제1 개구부(110) 및 제2 개구부(130)가 마련된 구조 또는 도 9에 도시된 바와 같이 랙 기어 부재(200)에서 제1 경첩(222)와 제2 경첩(225)을 마련한 구조에도 적용할 수 있다.,

[ 제8 실시 예 ]

다음에 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치의 제8 실시 예를 도 14 및 도 15에 따라 설명한다. 또 제8 실시 예에서도 제1 실시 예 내지 제4 실시 예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하고 그 반복적인 설명은 생략한다.

도 14는 본 발명의 제8 실시 예에 따른 랙 기어 부재와 다수의 피니언 기어 부재의 배치 상태를 나타내는 평면도이고, 도 15는 본 발명의 제8 실시 예에 따른 랙 기어 부재의 다른 예를 나타내는 평면도이다.

상기 제1 실시 예에서는 본체(100) 내에 다수의 피니언 기어 부재(300)가 일렬로 마련되고, 이 다수의 피니언 기어 부재(300)가 랙 기어 부재(200)의 직선 왕복 운동에 따라 정회전 및 역회전하는 구조이지만, 제8 실시 예에서는 다수의 피니언 기어 부재(300)가 복수의 열로 마련된 것이다. 도 14에서는 다수의 피니언 기어 부재(300)가 2열로 마련된 구조를 나타내었지만 이에 한정되는 것은 아니고, 3열 이상 마련될 수 있다.

또 도 15에 도시된 바와 같이 2열로 마련된 다수의 피니언 기어 부재(300)에 대해 각각의 열에 대해 랙 기어 부재(200)가 분리되어 작동하도록, 랙 기어부(210)의 부분에 슬릿(270)을 마련한 구조를 적용할 수도 있다. 즉 도 12에 도시된 바와 같이 제1 플라이 휠(430) 및 제2 플라이 휠(430')이 마련된 구조에 대해 슬릿(270)이 형성된 랙 기어 부재(200)를 적용하는 것에 의해 각각의 피니언 기어 부재(300)가 제1 실시 예와 동일하게 작동할 수 있다.

[ 제9 실시 예 ]

다음에 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치의 제9 실시 예를 도 16 및 도 17에 따라 설명한다. 또 제9 실시 예에서도 제1 실시 예 내지 제4 실시 예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하고 그 반복적인 설명은 생략한다.

도 16은 본 발명의 제9 실시 예에 따른 랙 기어 부재와 다수의 피니언 기어 부재의 배치 상태를 도면이며, 도 17은 도 16에 도시된 휴대용 자가발전 장치의 외관 사시도이다.

상기 제7 실시 예 및 제 8실시 예에서는 2열로 마련된 다수의 피니언 기어 부재(300)를 하나의 랙 기어 부재(200)로 작동시키는 구조를 나타내었지만, 제9 실시 예에서는 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이 2개의 랙 기어 부재로 작동할 수도 있다.

즉, 랙 기어 부재(200)가 제1 열의 다수의 피니언 기어 부재에 대응하여 마련된 제1 랙 기어 부재(250)와 제2 열의 다수의 피니언 기어 부재에 대응하여 마련된 제2 랙 기어 부재(260)로 마련될 수 있다.

도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이 제1 랙 기어 부재(250)와 제2 랙 기어 부재(260)를 마련하는 것에 의해 사용자가 양손을 사용하여 더욱 효율적인 발전을 실행할 수도 있다.

[ 제10 실시 예 ]

다음에 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치의 제10 실시 예를 도 18에 따라 설명한다. 또 제10 실시 예에서도 제1 실시 예 내지 제4 실시 예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하고 그 반복적인 설명은 생략한다.

도 18은 본 발명의 제10 실시 예에 따른 휴대용 자가발전 장치의 구성도이다.

제10 실시 예에서는 랙 기어 부재로서 도 18의 (a)에 도시된 바와 같이, 본체(100) 내에서 회전 유닛(700)에 의해 랙 기어부(710)가 감김 상태를 유지한 구조를 마련한 것이다.

상기 회전 유닛(700)은 본체(100) 내에서 회전 가능하게 장착되고, 도 19의 (b)에 도시된 바와 같이, 랙 기어부(710)가 감겨진 상태를 유지하고 랙 기어부(710)의 당김과 감김에 따라 회전 가능한 릴(reel, 720), 스프링 강으로 이루어지고, 예를 들어 8 내지 12회 정도 감긴 스프링 상태를 유지하는 스파이럴 스프링(730), 상기 릴(720)에 끼워 맞추어지고 상기 스파이럴 스프링(730)을 내장하는 스프링 커버부(740)를 포함한다.

상기 랙 기어부(710)의 재질은 금속재로 이루어지지만, 릴(720)에서의 감김과 풀림을 실행할 수 있는 기능을 구비한 것이면 충분하며 특정 재질에 한정하는 것은 아니다. 이 랙 기어부(710)의 일단은 릴(310)에 고정될 수 있으며, 랙 기어부(710)의 타단은 도 18의 (a)에 도시된 바와 같이 고리(750)에 고정되며, 랙 기어부(710)의 당김 상태는 상기 스파이럴 스프링(730)의 탄성력에 의해 제어된다.

상기 랙 기어부(710)에는 도 19의 (c)에 도시된 바와 같이, 피니언 기어 부재(300)의 기어치(gear tooth)와 맞물리는 기어 홈(711)이 마련된다.

상기 릴(720)은 도 18의 (b)에 도시된 바와 같이, 랙 기어부(710)를 감긴 상태로 유지하기 위해 실패 형상으로 이루어지고, 이 릴(720)의 중앙 부분에는 스프링 커버부(740)를 내장하기 위한 수용부(721)가 마련되며, 릴(720)의 내측에는 스프링 커버부(740)가 끼워 맞추어지는 다수의 돌출부(722)가 마련된다.

상기 스파이럴 스프링(730)은 스프링 강으로 이루어지고, 예를 들어 8 내지 12회 정도 감긴 스프링 상태를 유지하며, 상기 스파이럴 스프링의 외측 일단(731)은 상기 스프링 커버부(740)에 형성된 삽입구(742)에 삽입되고, 스파이럴 스프링(730)의 내측 일단(732)은 상기 본체(100)에 마련된 스프링 홀더에 삽입된다. 상기 스파이럴 스프링(730)이 감긴 상태로 유지되며, 이에 대응하여 랙 기어부(710)도 릴(720)에 감긴 상태로 유지된다. 따라서 사용자에 의한 랙 기어부(710)의 당김이 스파이럴 스프링(730)의 풀림 조건에 대응하여 제한되고, 스파이럴 스프링(730)의 복구력에 의해 랙 기어부(710)가 릴(720)에 감기는 상태로 복구된다.

상기 스프링 커버부(740)는 스파이럴 스프링(730)을 내부에 유지하기 위해 중공의 원통 형상으로 이루어지고, 이 스프링 커버부(740)의 외측에는 다수의 돌출부(722)와의 끼워 맞춤을 위해 다수의 돌출부(722)에 대응하여 다수의 홈(741)이 형성되고, 둘레 부분에는 상기 스파이럴 스프링(730)의 외측 일단(731)이 삽입되는 삽입구(742)와 이 삽입구(742)를 통해 삽입된 외측 일단이 안착하는 안착부(743)가 마련된다. 따라서, 스파이럴 스프링(730)의 외측 일단(731)이 삽입구(742)를 통해 안착부(743)에 안착된 상태로 릴(720)의 수용부(721)에 끼워 맞추어져 스파이럴 스프링(730)의 외측 일단(731)이 스프링 커버부(740)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 제10 실시 예에서는 도 18의 (a)와 같은 상태에서 사용자가 고리(750)를 당기는 것에 의해 기어 홈(711)이 피니언 기어 부재(300)의 기어치와 맞물려 각각의 피니언 기어 부재를 시계방향으로 회전시켜 발전을 실행하고, 사용자가 고리(750)의 당김을 중지하면 스파이럴 스프링(730)의 복원력에 의해 피니언 기어 부재가 반시계방향으로 회전하여 발전을 연속적으로 실행할 수 있다.

[ 제11 실시 예 ]

다음에 본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치의 제11 실시 예를 설명한다.

상기 제1 실시 예에서의 휴대용 자가발전 장치에서는 모터(520)의 회전을 기어부(510)의 회전에 의해 실행하는 구조로 설명하였지만, 제11 실시 예에서는 고정자와 회전자를 적용할 수 있다.

즉 본 발명에 적용되는 각각의 피니언 기어 부재(300)에 회전 부재로서 예를 들어 상기 특허문헌 2에 개시된 기술을 적용할 수 있다. 본 발명에 따른 피니언 기어 부재(300)의 내주면에 고정자를 마련하고, 피니언 기어 부재(300) 내로 삽입되어 고정자와 이격되게 회전자를 마련한다. 또 랙 기어 부재(200)가 한 방향으로 직선 이동될 때 생성되는 피니언 기어 부재(300)의 회전력을 이용하여, 회전자를 한 방향으로 회전시키는 제1 회전 유닛 및 상기 랙 기어 부재(200)가 타방향으로 직선 이동될 때 생성되는 피니언 기어 부재(300)의 역회전력을 이용하여, 상기 회전자를 상기 한 방향으로 회전시키는 제2 회전유닛을 마련하는 것에 의해 다수의 피니언 기어 부재(300)를 동시에 작동시키는 구조를 마련할 수도 있다.

상술한 바와 같이 구성된 휴대용 자가발전 장치의 사용 예를 도 19에 따라 설명한다.

도 19는 본 발명의 휴대용 자가발전 장치의 사용 상태의 일 예를 나타내는 도면이다.

도 19에 도시된 바와 같이, 본체(100)를 세워서 한 쌍의 지지부(120)를 사용자의 발로 지지하고, 랙 기어 부재(200)를 상하로 직선 왕복 운동시키는 것에 의해 다수의 피니언 기어 부재(300)가 정회전 및 역회전을 반복 실행하고 이에 따라 기어부(510)가 회전하여 발전을 지속적으로 실행한다.

상기 발전 부재(500)에 의해 발전된 전기가 본체 내에 마련된 배터리(미도시)에 충전된다. 또 본체(100)에는 배터리와 연결된 USB 단자가 장착될 수 있으며, 이 USB 단자를 통해 연결된 전기 기기, 예를 들어 스마트폰, 노트북, 군용 또는 비상용의 통신 기기, 전등 장치 또는 손 난로 및 전기 버너와 같은 발열 장치에 전력을 공급할 수 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

본 발명에 따른 휴대용 자가발전 장치를 사용하는 것에 의해 통상의 전기 공급이 안 되는 군사 작전, 난민촌, 지진 등에 의한 재난, 선박의 비상사태, 야외 활동 등의 비상시에 사용자가 한 손 또는 양손으로 랙 기어 부재의 당김 동작을 반복하는 것에 의해 장시간 동안 발전을 지속적으로 실행할 수 있다.

100 : 본체
200 : 랙 기어 부재
300 : 피니언 기어 부재
400 : 회전 부재
500 : 발전 부재

Claims

사용자에 의해 자가발전을 실행하는 휴대용 자가발전 장치로서,
본체,
상기 본체 내에서 사용자에 의해 직선 왕복 운동하는 랙(rack) 기어 부재,
상기 본체 내에 마련되고, 상기 랙 기어 부재에 결합되며 상기 랙 기어 부재의 직선 왕복 운동에 따라 정회전 및 역회전하는 다수의 피니언(pinion) 기어 부재,
상기 다수의 피니언 기어 부재의 각각에 마련되고, 각각의 피니언 기어 부재의 정회전 또는 역회전에 따라 회전하는 회전 부재,
상기 회전 부재의 회전에 따라 발전하는 발전 부재를 포함하고,
상기 다수의 피니언 기어 부재의 각각은 상기 랙 기어 부재의 직선 왕복 운동에 따라 순차적으로 정회전 또는 역회전하는 것을 특징으로 하는 휴대용 자가발전 장치.
제1항에서,
상기 랙 기어 부재는
상기 본체 내에 마련되고, 상기 다수의 피니언 기어 부재의 각각을 정회전 또는 역회전시키는 랙 기어부 및
상기 본체의 외부에 마련되고, 사용자가 상기 랙 기어부를 직선 왕복 운동시키는 손잡이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 자가발전 장치.
제2항에서,
상기 본체의 상부에는 상기 랙 기어 부재의 진출입을 위한 제1 개구부가 마련되고,
상기 랙 기어 부재가 상기 본체 내에서 이탈되는 것을 방지하기 위해 상기 랙 기어 부재에 마련된 걸림부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 자가발전 장치.
제2항에서,
상기 본체의 상부에는 상기 랙 기어 부재의 진출입을 위한 제1 개구부 및 제2 개구부가 마련된 것을 특징으로 하는 휴대용 자가발전 장치.
제3항에서,
상기 랙 기어부와 상기 손잡이부는 경첩에 의해 결합된 것을 특징으로 하는 휴대용 자가발전 장치.
제4항에서,
상기 랙 기어부는 제1 랙 기어부와 제2 랙 기어부로 이루어지고, 상기 제1 랙 기어부와 제2 랙 기어부는 제2 경첩에 의해 연결된 것을 특징으로 하는 휴대용 자가발전 장치.
제2항에서,
상기 다수의 피니언 기어 부재는 일렬로 마련된 것을 특징으로 하는 휴대용 자가발전 장치.
제2항에서,
상기 다수의 피니언 기어 부재는 복수의 열로 마련된 것을 특징으로 하는 휴대용 자가발전 장치.
제8항에서,
상기 랙 기어부는 상기 랙 기어 부재의 상하 또는 좌우 방향에서 한 쌍으로 마련되고,
상기 한 쌍의 랙 기어부의 각각에는 다수의 피니언 기어 부재가 결합된 것을 특징으로 하는 휴대용 자가발전 장치.
제2항에서,
상기 랙 기어 부재는
제1 열의 다수의 피니언 기어 부재에 대응하여 마련된 제1 랙 기어 부재와
제2 열의 다수의 피니언 기어 부재에 대응하여 마련된 제2 랙 기어 부재를 구비한 것을 특징으로 하는 휴대용 자가발전 장치.
제1항에서,
상기 본체의 하부에는 사용자가 자가발전을 실행할 때 양발로 지지하기 위한 한 쌍의 지지부가 마련된 것을 특징으로 하는 휴대용 자가발전 장치.
제1항에서,
상기 회전 부재는 상기 피니언 기어 부재의 좌우 또는 상하에 각각 끼워 맞추어지는 제1 회전 부재와 제2 회전 부재로 이루어지고, 상기 제1 회전 부재는 반시계 방향으로 회전할 수 있고, 상기 제2 회전 부재는 시계 방향으로 회전할 수 있는 것을 특징으로 하는 휴대용 자가발전 장치.
제12항에서,
상기 제1 회전 부재는
상기 피니언 기어 부재의 일측에 장착된 제1 락 플레이트(lock plate),
그 내부에 제1 클러치 기어를 구비하고 상기 피니언 기어 부재의 역회전에 따라 상기 발전 부재를 일 방향으로 회전시키는 제1 플라이 휠,
상기 제1 락 플레이트에 장착되고 상기 제1 플라이 휠을 회전시키는 제1 락(lock) 부재를 포함하고,
상기 제2 회전 부재는
상기 피니언 기어 부재의 타측에 장착된 제2 락 플레이트,
그 내부에 제2 클러치 기어를 구비하고 상기 피니언 기어 부재의 정회전에 따라 상기 발전 부재를 일 방향으로 회전시키는 제2 플라이 휠,
상기 제2 락 플레이트에 장착되고 상기 제2 플라이 휠을 회전시키는 제2 락 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 자가발전 장치.
제10항에서,
상기 발전 부재는 제1 플라이 휠과 상기 제2 플라이 휠에 결합되어 일 방향으로 회전하는 기어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 자가발전 장치.
제1항에서,
회전 유닛을 더 포함하고,
상기 랙 기어부는 상기 회전 유닛에 감긴 상태로 유지되고,
상기 랙 기어부에는 상기 다수의 피니언 기어 부재의 기어치와 맞물리는 기어 홈이 마련된 것을 특징으로 하는 휴대용 자가발전 장치.
제15항에서,
상기 회전 유닛은
상기 본체 내에서 회전 가능하게 장착되고, 상기 랙 기어부가 감겨진 상태를 유지하고 랙 기어부의 당김과 감김에 따라 회전 가능한 릴,
스프링 강으로 이루어지고, 상기 랙 기어부를 상기 릴에 감긴 상태로 유지시키는 스파이럴 스프링,
상기 릴에 끼워 맞추어지고 상기 스파이럴 스프링을 내장하는 스프링 커버부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 자가발전 장치.
제1항에서,
상기 발전 부재는
상기 다수의 피니언 기어 부재의 각각의 내주면에 마련된 고정자,
상기 피니언 기어 부재 내로 삽입되어 상기 고정자와 이격되게 마련되고, 상기 피니언 기어 부재의 정회전 또는 역회전에 따라 일 방향으로만 회전하는 회전자를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 자가발전 장치.