JP2019516911A - 車両の荷重を用いた発電装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、道路を走行する車両の荷重を用いて電気エネルギーを生産することができるようにした、車両の荷重を用いた発電装置に関するものであって、車両通行路に設置され、分離可能な上部構造物と下部構造物；前記上部構造物に備えられ、車両の荷重による垂直運動を回転運動に変換して回転動力を発生させる動力発生手段；前記下部構造物に備えられ、前記動力発生手段から発生する回転動力を発電手段へ伝達する動力伝達手段；および前記動力伝達手段から伝達される回転力によって電力を生産する発電手段；を含み、前記上部構造物に備えられ、車両の荷重による垂直運動を回転運動に変換して回転動力を発生させる動力発生手段は、多数の上部フレームと、前記それぞれの上部フレームに軸ホルダーによって回転可能に設置される駆動軸と、前記駆動軸にラチェットを介して前記駆動軸が一方向にのみ回転することができるように結合され、車両の荷重によって下降し、復帰スプリングによってアイドリングに復帰するノブとから構成され、前記下部構造物に備えられ、前記動力発生手段から発生する回転動力を発電手段へ伝達する動力伝達手段は、前記駆動軸の一端に設置され、駆動軸の回転力をタイミングベルトへ伝達する平歯車と、前記タイミングベルトによって伝達される平歯車の回転力を断続して歯車軸が一方向にのみ回転することができるようにする一方向クラッチとから構成されることを特徴とし、これにより、本発明は、道路を走行する車両の荷重を用いて電気を自体的に生産して使用することができるので、公害を発生させず、環境にやさしくエネルギーをリサイクルすることができるという効果を提供する。【選択図】 図５

Description

本発明は、道路を走行する車両の荷重を用いて電気エネルギーを生産することができるようにした、車両の荷重を用いた発電装置に係り、より詳細には、車両が比較的徐行で走行する高速道路の料金所の進入路および進出路、スクールゾーン地域または駐車場の進出入路、ハンプなどに埋設するが、昇降作動するノブのみ突出するように設置して、道路を運行する車両の走行に支障を与えることなく、走行する車両の荷重を用いて電力を生産することができるようにする、車両の荷重を用いた発電装置に関する。

最近、世界的にエネルギー枯渇の現実に直面し、新しい代替エネルギーの開発とエネルギー循環時の効果的なエネルギー保存のための様々な方式と装置が盛んに開発されている。例えば、代表的に重点開発されている代替エネルギーとして太陽光を用いた電圧発生装置が開発された。これは、太陽光を直接受光する太陽電池を構成し、その太陽電池から発生する電圧を均一に維持する定電圧回路を介して蓄電池に前記太陽電池からの電圧を充電させて、必要に応じて補助電源として使用できるようにする。ところが、前記太陽電池を用いた電力生産は、効率が低く、光量によって発電量が大きく異なり、夜には生産できないという欠点があり、一国の主なエネルギー源としての役割は果たすことができず、ただ補助的または試験的なエネルギー源としての役割しかできない。

また、潮力、風力、水力発電によるエネルギー生成装置は、自然条件が適した地域のみで補助電源として使用することが可能であり、それによる発生電圧も期待値に及ばないか周辺環境による制約を多く受けるうえ、初期施設投資コストが莫大であって一般的であるとはいえない。

これにより、代替エネルギー源としてエネルギーのリサイクルへの関心が高まっており、潮力や風力、太陽光などの他の再生可能エネルギー設備の投資費用および発電対投資費用の節減に伴って発電量が増加し、世界的に産業化が進むにつれて自動車文化が定着して運行自動車の台数が幾何級数的に増大することにより、このような自動車を用いたエネルギーリサイクルシステムが求められている。

上述したような要求条件に応えるように道路に埋設して、道路上を走行する車両の荷重を用いて発電する装置が多数公知になっているが、これらの装置は、前記装置を道路に埋設するために４０ｃｍ以上のピットを深く掘ってこそ装置を設置することができ、また、装置設置後の部品の破損、交換または修理のためには道路を掘削しなければならないという問題点があるのはもとより、発電装置の構造的な限界により発電効率が極めて低いという問題点がある。

そこで、本発明は、かかる問題点に鑑みて、環境にやさしく安定的に電気を生産することができるようにするためになされたもので、その目的は、車両が比較的徐行で走行する高速道路の料金所の進入路および進出路、スクールゾーン地域または駐車場の進出入路、ハンプなどに埋設するが、昇降作動するノブのみ突出するように設置して、道路を運行する車両の走行に支障を与えることなく、走行する車両の荷重を用いて電力を生産することができるようにする、車両の荷重を用いた発電装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明で追求する技術的手段は、車両通行路に設置され、分離可能な上部構造物と下部構造物と、前記上部構造物に備えられ、車両の荷重による垂直運動を回転運動に変換して回転動力を発生させる動力発生手段と、前記下部構造物に備えられ、前記動力発生手段から発生する回転動力を発電手段へ伝達する動力伝達手段と、および前記動力伝達手段から伝達される回転力によって電力を生産する発電手段と、を含み、前記上部構造物に備えられ、車両の荷重による垂直運動を回転運動に変換して回転動力を発生させる動力発生手段は、多数の上部フレームと、前記各上部フレームに軸ホルダーによって回転可能に設置される駆動軸と、前記駆動軸にラチェットを介して前記駆動軸が一方向にのみ回転することができるように結合され、車両の荷重によって下降し、復帰スプリングによってアイドリングに復帰するノブとから構成され、
前記下部構造物に備えられ、前記動力発生手段から発生する回転動力を発電手段へ伝達する動力伝達手段は、前記駆動軸の一端に設置され、駆動軸の回転力をタイミングベルトへ伝達する平歯車（ｓｐｕｒ ｇｅａｒ）と、前記タイミングベルトによって伝達される平歯車の回転力を断続して歯車軸が一方向にのみ回転することができるようにする一方向クラッチとから構成されることを特徴とする、車両の荷重を用いた発電装置を提供する。

本発明は、前記上部構造物に備えられ、車両の荷重による垂直運動を回転運動に変換して回転動力を発生させる動力発生手段は、多数の上部フレームと、前記それぞれの上部フレームに軸ホルダーによって回転可能に設置される多数の駆動軸と、前記駆動軸にラチェットを介して前記駆動軸が一方向にのみ回転することができるように結合され、車両の荷重によって下降し、復帰スプリングによってアイドリングに復帰する多数のノブとから構成され、前記動力発生手段から発生する回転動力の伝達を受けて発電する発電手段は、前記駆動軸の一端に直接連結されて動力の伝達を受けるか或いはベルトによって動力の伝達を受けて発電することを特徴とする、車両の荷重を用いた発電装置を提供する。

本発明は、道路を走行する車両の荷重を用いて電気を自ら生産して使用することができるので、公害を発生させず、環境にやさしくエネルギーをリサイクルすることができるという効果を提供する。

本発明は、道路を走行する車両の荷重を用いて電気を自ら生産して使用することができ
本発明の実施例に係る車両の荷重を用いた発電装置の平面概略図である。 本発明の実施例に係る車両の荷重を用いた発電装置の側面概略図である。 図１の部分拡大図である。 図２の部分拡大図である。 本発明の実施例に係る車両の荷重を用いた発電装置の正面を部分的に例示する拡大図である。 本発明の実施例における上部フレームの構成状態を例示する概略図である。 本発明の実施例におけるカバーの構成状態を例示する図である。 本発明の実施例におけるカバーの他の実施例を例示する図である。 本発明に係る車両の荷重を用いた発電装置の他の実施例を例示する図である。 本発明に係る車両の荷重を用いた発電装置の別の実施例を例示する図である。 本発明に係る車両の荷重を用いた発電装置の別の実施例を例示する図である。

本発明は、前記上部構造物に備えられ、車両の荷重による垂直運動を回転運動に変換して回転動力を発生させる動力発生手段は、多数の上部フレームと、前記それぞれの上部フレームに軸ホルダーによって回転可能に設置される多数の駆動軸と、前記駆動軸にラチェットを介して前記駆動軸が一方向にのみ回転することができるように結合され、車両の荷重によって下降し、復帰スプリングによってアイドリングに復帰する多数のノブとから構成され、前記動力発生手段から発生する回転動力の伝達を受けて発電する発電手段は、前記駆動軸の一端に直接連結によって動力の伝達を受けるか或いはベルトによって動力の伝達を受けて発電することを特徴とする、車両の荷重を用いた発電装置を提供する。

以下、本発明に係る車両の荷重を用いた発電装置の実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の実施例に係る車両の荷重を用いた発電装置の平面概略図、図２は本発明の実施例に係る車両の荷重を用いた発電装置の側面概略図、図３は図１の部分拡大図、図４は図２の部分拡大図、図５は本発明の実施例に係る車両の荷重を用いた発電装置の正面を部分的に例示する拡大図である。

本発明の実施例に係る車両の荷重を用いた発電装置は、車両通行路に設置され、上部構造物１００と下部構造物２００から構成されるが、前記上部構造物１００と下部構造物２００は、下部フレーム２１０の縁部に備えられた受け台２００ａに上部フレーム１１０を位置させ、ボルトなどの締結手段によって締結して結合し、内部修理または清掃のためにはボルトだけ緩めば簡単に構造物の分離が可能となる。

前記上部構造物１００には、車両の荷重による垂直運動を回転運動に変換して回転動力を発生させる動力発生手段１２０が備えられる一方、前記下部構造物２００には、前記動力発生手段１２０から発生する回転動力を発電手段へ伝達する動力伝達手段２２０と、前記動力伝達手段２２０から伝達される回転力によって電力を生産する発電手段３００とを備える。ここで、前記動力発生手段１２０、動力伝達手段２２０および発電手段３００は、設置する道路の幅や周囲の条件などを考慮して多数配列することが好ましい。

前記上部構造物１００は、多数の縦／横部材で組み立てられる上部フレーム１１０に備えられ、前記上部フレーム１１０を構成する縦／横部材は、鉄材のビームまたは形鋼を適用することが好ましい。ここで、前記上部フレーム１１０は、図６に示されているように、縦／横部材の間に多数のリブ（Ｒｉｂ）１１１を溶接などの手段によって設置することにより、車両の荷重に起因する構造物の破損やねじれ現象などを防止することができるようにする。

前記上部構造物１００に備えられ、車両の荷重による垂直運動を回転運動に変換して回転動力を発生させる動力発生手段１２０は、上部フレーム１１０と、前記上部フレーム１１０に軸ホルダー１２１によって固定されるヒンジ軸１２２とを備える。前記ヒンジ軸１２２には、車両の荷重によって下降するノブ１２３の一端がヒンジ結合されるが、前記ノブ１２３は、道路の幅や周囲の条件などを考慮して多数配列される一方、下降した前記ノブ１２３を復帰させる復帰スプリング１２４および片歯車ユニット１２５が前記ヒンジ軸１２２に自由に回動可能に嵌められる。前記片歯車ユニット１２５には、前記ノブ１２３の配置個数に応じた長さを有する動力伝達バー１２６が備えられ、それぞれのノブ１２３の下端に備えられるノブピン１２３ａを介して前記ノブ１２３の垂直運動が動力伝達バー１２６へ伝達され、前記動力伝達バー１２６の昇降動作によって前記片歯車ユニット１２５が回転することにより、前記ノブ１２３の垂直運動が回転運動に変換される。ここで、車両の荷重によって下降したノブ１２３が車両通過の後に復帰スプリング１２４によって復帰するとき、一定の位置以上だけフレームの上部に突出することを防止するストッパー１１２が前記上部フレーム１１０の所定の位置に備えられており、前記ストッパー１１２にノブ１２３のレバー後端１２３ｂが係止されることにより、ノブ１２３が所定の高さ以上に上昇することを抑制する。

これに加えて、前記動力発生手段１２０のノブ１２３は、車両の進行方向には急斜面１２３ｃを形成し、車両の後進方向には緩やかな緩斜面１２３ｄを持つように形成することにより、車両の後進時にも車両や設備への衝撃なしに前記ノブ１２３が昇降動作をスムーズに行うことにより、後進時にも発電機能をスムーズに行うことができるようにする。

前記上部構造物１００の上部フレーム１１０には、ノブ１２３のみ露出する形でカバー１３０が備えられるが、前記カバー１３０は、設置後の部品の破損や交換による保守の利便性のために埋め込まず、上部フレーム１１０を覆う形で備えられる。前記カバー１３０には、車両が通過するときに車輪が滑ることを防止するための滑り止め手段が備えられているが、このような滑り止め手段は、図７に示されているように、カバー１３０の上面全体に凹凸による滑り止め突起１３１を形成するか、或いは、図８に示されているように、カバー１３０の上面に溝１３２を形成し、前記溝１３２に道路舗装と同じ材質のコンクリートまたはアスコン１３３を埋める構成も適用することができる。

前記下部構造物２００に備えられ、前記動力発生手段１２０から発生する回転動力を発電手段へ伝達する動力伝達手段２２０には、歯車軸２２１が備えられる。前記歯車軸２２１の一端には、前記片歯車ユニット１２５の回転力を前記歯車軸２２１へ伝達する平歯車２２２が備えられ、前記歯車軸２２１の他端には、前記歯車軸２２１の回転力を断続して発電機が一方向のみに回転することができるようにする一方向クラッチ２２３が備えられる。よって、前記ノブ１２３の垂直運動がノブピン１２３ａを介して動力伝達バー１２６へ伝達され、前記動力伝達バー１２６の昇降動作によって片歯車ユニット１２５が回転することにより、前記片歯車ユニット１２５に噛合された平歯車２２２が歯車軸２２１および一方向クラッチ２２３を回転させて後述の発電手段３００を駆動することができるようにする。

前記動力伝達手段２２０から伝達される回転力によって電力を生産する発電手段３００は、前記動力伝達手段２２０の一方向クラッチ２２３に連結され、前記歯車軸２２１の回転速度を多数の歯車の組み合わせによる加減速比によって回転速度を変換して発電機３０１へ伝達する増速機３０２を備える。加えて、前記増速機３０２には発電機３０１が連結され、前記増速機３０２によって増速された回転力が発電機３０１を駆動することにより、より効率よく電力を生産することができるようにする。前記発電機３０１によって生産された電力は、蓄電手段、すなわちバッテリー３０３に蓄電され、前記発電機３０１とバッテリー３０３の充電状態および装置全体を制御する制御器３０４を備える。ここで、前記発電手段３００を構成する発電機３０１と増速機３０２は、防水ケース３０５によって完全に防水処理された状態で前記下部フレーム２１０の内部に装着するが、前記防水ケース３０５の内部に発電機３０１と増速機３０２だけでなく、前記動力伝達手段２２０の平歯車２２２を除いた歯車軸２２１および一方向クラッチ２２３などを含めて組立することがさらに好ましい。

上述のように構成された本発明は、図４及び図５に示されているように、車両が通過しながら車輪がノブ１２３の上端を押すと、前記ノブ１２３が下降する垂直運動がノブピン１２３ａを介して動力伝達バー１２６へ伝達され、前記動力伝達バー１２６の昇降動作によって片歯車ユニット１２５が回転することにより、前記片歯車ユニット１２５に噛合された平歯車２２２が歯車軸２２１および一方向クラッチ２２３を回転させて発電手段３００を駆動することにより、電力を生産する。この時、車両の荷重によって下降した前記ノブ１２３が車両通過の後に復帰スプリング１２４によって復帰するとき、前記上部フレーム１１０の所定の位置に備えられた前記ストッパー１１２にノブ１２３のレバー後端１２３ｂが係止されることにより、ノブ１２３が所定の高さ以上に上昇することを抑制する

図９は本発明に係る車両の荷重を用いた発電装置の他の実施例を例示する図である。本発明の他の実施例においては、前記上部構造物に備えられ、車両の荷重による垂直運動を回転運動に変換して回転動力を発生させる動力発生手段は、多数の縦／横部材を組み立ててなる上部フレーム１４０を備える。前記上部フレーム１４０の両側には多数の軸ホルダー１４１が備えられ、前記軸ホルダー１４１には駆動軸１４２が回転可能に設置される。前記駆動軸１４２には、ラチェット（Ｒａｔｃｈｅｔ）１４４を介して前記駆動軸１４２が一方向にのみ回転することができるようにノブ１４３が連結される。前記ノブ１４３は、車両の荷重によって下降し、復帰スプリングによってアイドリングに復帰するように構成される。

前記下部構造物に備えられ、前記動力発生手段から発生する回転動力を発電手段へ伝達する動力伝達手段は、前記駆動軸１４２の一端に設置され、駆動軸の回転力をタイミングベルト２４１へ伝達する平歯車２４０と、前記タイミングベルト２４１によって伝達される平歯車２４０の回転力を断続して歯車軸２４２が一方向にのみ回転することができるようにする一方向クラッチ２４３とから構成される。

したがって、このような構成によって、本発明の他の実施例においては、前記実施例、すなわち、車輪がノブ１２３の上端を押すと、前記ノブ１２３が下降する垂直運動がノブピン１２３ａを介して動力伝達バー１２６へ伝達され、前記動力伝達バー１２６の昇降動作によって片歯車ユニット１２５が回転することにより、前記片歯車ユニット１２５に噛合された平歯車２２２が歯車軸２２１および一方向クラッチ２２３を回転させて発電手段３００を駆動するのとは異なり、駆動軸１４２にラチェット１４４を介して前記駆動軸１４２が一方向にのみ回転することができるようにノブ１４３を直接連結し、駆動軸の回転力を平歯車２４０、タイミングベルト２４１および一方向クラッチ２４３へ直接伝達して歯車軸２４２が発電手段３００を駆動することができるようにすることにより、前記実施例に係るノブピン１２３ａ、動力伝達バー１２６および片歯車ユニット１２５などを省略することができるようにする。

図１０は本発明に係る車両の荷重を用いた発電装置の別の実施例を例示する図である。本発明の別の実施例においては、前記上部構造物に備えられ、車両の荷重による垂直運動を回転運動に変換して回転動力を発生させる動力発生手段は、上部フレーム１５０と、前記上部フレーム１５０に軸ホルダー１５１によって固定設置されるヒンジ軸１５２と、前記ヒンジ軸１５２に一端がヒンジ結合されて車両の荷重によって下降し、片歯車１５３が一体に形成されたノブ１５４と、前記ヒンジ軸１５２に嵌められ、下降した前記ノブ１５４をアイドリングに復帰させる復帰スプリング１５５とから構成され、
前記下部構造物に備えられ、前記動力発生手段から発生する回転動力を発電手段へ伝達する動力伝達手段は、前記ノブの片歯車１５３の一端に噛合され、前記片歯車１５３の回転運動を動力伝達軸２５０へ伝達し、前記動力伝達軸２５０が一方向にのみ回転することができるようにするラチェット２５１と、前記動力伝達軸２５０の一端に設置され、前記動力伝達軸２５０の回転力をタイミングベルト２５２へ伝達する平歯車２５３と、前記タイミングベルト２５２によって伝達される平歯車２５３の回転力を断続して歯車軸２５４が一方向にのみ回転することができようにする一方向クラッチ２５５とから構成され、発電手段を駆動することができるように構成される。したがって、本発明の別の実施例においては、前述した構成により、前記実施例に係るノブピン１２３ａ、動力伝達バー１２６、およびノブ１２３とは別に設置される片歯車ユニット１２５などを省略することができるようにする。

図１１は本発明に係る車両の荷重を用いた発電装置の別の実施例を例示する図である。前記上部構造物に備えられ、車両の荷重による垂直運動を回転運動に変換して回転動力を発生させる動力発生手段は、上部フレーム１６０と、前記上部フレーム１６０に軸ホルダー１６１によって回転可能に設置される多数の駆動軸１６２と、前記駆動軸１６２にラチェット１６３を介して前記駆動軸１６２が一方向にのみ回転することができるように結合され、車両の荷重によって下降し、復帰スプリング１６４によってアイドリングに復帰する多数のノブ１６４とから構成され、前記動力発生手段から発生する回転動力の伝達を受けて発電する発電手段３００は、前記駆動軸１６２の一端に直接連結によって動力の伝達を受けるか或いはベルトによって動力の伝達を受けて発電するように構成することにより、前記実施例に係るノブピン１２３ａ、動力伝達バー１２６、ノブ１２３とは別に設置される片歯車ユニット１２５、前記片歯車ユニット１２５に噛合される平歯車２２２、および歯車軸２２１などを省略して構造を極めて簡単に構成することができるようにする。

上述したような本発明は、車両が比較的徐行で走行する高速道路の料金所の進入路および進出路、スクールゾーン地域または駐車場の進出入路、ハンプなどに埋設するが、昇降作動するノブのみ突出するように設置して、道路を運行する車両の走行に支障を与えることなく、走行する車両の荷重を用いて電力を生産することができるので、公害を発生させることなく、環境にやさしくエネルギーをリサイクルことができるという効果を提供する。

以上、本発明の好適な実施例について添付図面を参照して説明したが、本発明は、上述した特定の実施例に限定されるものではなく、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想と以下に記載される請求の範囲の均等範囲内で多様な形態の修正および変形可能であるのはもちろんである。

本発明は、道路を走行する車両の荷重を用いて電気を自ら生産して使用することができ１００ 上部構造物
１１０ 上部フレーム
１２０ 動力発生手段
１２３ ノブ
１２５ 片歯車ユニット
１２６ 動力伝達バー
２００ 下部構造物
２１０ 下部フレーム
２２０ 動力伝達手段
２２１ 歯車軸
２２２ 平歯車
２２３ 一方向クラッチ
３００ 発電手段
３０１ 発電機
３０２ 増速機
３０３ バッテリー
３０４ 制御器
３０５ 防水ケース

Claims (2)

1. 車両通行路に設置され、分離可能な上部構造物と下部構造物と、
   前記上部構造物に備えられ、車両の荷重による垂直運動を回転運動に変換して回転動力を発生させる動力発生手段と、
   前記下部構造物に備えられ、前記動力発生手段から発生する回転動力を発電手段へ伝達する動力伝達手段と、
   前記動力伝達手段から伝達される回転力によって電力を生産する発電手段と、を含み、
   前記上部構造物に備えられ、車両の荷重による垂直運動を回転運動に変換して回転動力を発生させる動力発生手段は、多数の上部フレームと、前記各上部フレームに軸ホルダーによって回転可能に設置される駆動軸と、前記駆動軸にラチェットを介して前記駆動軸が一方向にのみ回転することができるように結合され、車両の荷重によって下降し、復帰スプリングによってアイドリングに復帰するノブとから構成され、
   前記下部構造物に備えられ、前記動力発生手段から発生する回転動力を発電手段へ伝達する動力伝達手段は、前記駆動軸の一端に設置され、駆動軸の回転力をタイミングベルトへ伝達する平歯車（ｓｐｕｒ ｇｅａｒ）と、前記タイミングベルトによって伝達される平歯車の回転力を断続して歯車軸が一方向にのみ回転することができるようにする一方向クラッチとから構成されることを特徴とする、車両の荷重を用いた発電装置。
2. 前記上部構造物に備えられ、車両の荷重による垂直運動を回転運動に変換して回転動力を発生させる動力発生手段は、多数の上部フレームと、前記それぞれの上部フレームに軸ホルダーによって回転可能に設置される多数の駆動軸と、前記駆動軸にラチェットを介して前記駆動軸が一方向にのみ回転することができるように結合され、車両の荷重によって下降し、復帰スプリングによってアイドリングに復帰する多数のノブとから構成され、
   前記動力発生手段から発生する回転動力の伝達を受けて発電する発電手段は、前記駆動軸の一端に直接連結されて動力の伝達を受けるか或いはベルトによって動力の伝達を受けて発電することを特徴とする、請求項１に記載の車両の荷重を用いた発電装置。

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