KR100977766B1 - Power plant using stair - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 계단을 이용한 전력생산장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사람들이 딛고 다니는 계단에 작용하는 하중을 전기에너지로 변환하여 전력을 생산할 수 있도록 한 계단을 이용한 전력생산장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power generation apparatus using a staircase, and more particularly, to a power generation apparatus using a staircase to produce power by converting a load acting on a step that people step on into electrical energy.
최근들어 지구 온난화 및 오일가격의 급등에 따른 대체에너지 개발에 대한 요구가 어느때 보다도 더 시급한 문제로 대두되고 있다.Recently, the demand for alternative energy development due to global warming and soaring oil prices is more urgent than ever.
특히, 환경오염이 없는 청정에너지원의 개발에 연구가 집중되고 있는 실정이다.In particular, research is focused on the development of clean energy sources without environmental pollution.
이를 위해, 태양광, 조력, 풍력 등 많은 부분에서 연구가 이루어지고 있으나 실용화를 위해서는 엄청난 개발비용이 필요하여 많은 문제에 직면해 있는 것도 현실이다.To this end, research is being conducted in many areas such as solar, tidal, and wind power, but it is also a reality that many problems are faced due to the enormous development cost required for practical use.
한편, 계단은 저층에서 고층으로 올라가기 위한 수단으로 오래전부터 사용되던 건축구조물로서 주위에서 흔히 볼 수 있다.Stairs, on the other hand, are commonly seen in the surroundings as a building structure that has been used for a long time as a means to ascend from a lower floor to a higher floor.
특히, 한정된 공간에서 사람들의 유동이 극심한 지하철 입구나 지하도 등과 같이 지상, 지하에 대한 공간이 이용이 불가피하게 급증하면서 계단의 활용도 크게 증가되었다.In particular, the use of stairs has greatly increased due to the inevitable increase in the use of spaces on the ground and underground, such as subway entrances and underpasses where people flow in a limited space.
그러나, 이와 같이 많은 사람들의 이용에 의한 중력하중을 수시로 받고 있는 계단을 효율적으로 이용하려는 노력들이 개시된 바는 없었다.However, no efforts have been made to efficiently use stairs that are frequently subjected to gravity loads by the use of many people.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 계단의 디딤판에 작용하는 사람의 하중을 전기에너지로 변환하여 전력을 생산함으로써 고청정, 친환경적 에너지원을 확보하여 대체에너지의 한 분야를 달성할 수 있도록 한 계단을 이용한 전력생산장치의 제공을 그 주된 해결 과제로 한다.The present invention was created in view of the above-mentioned problems in the prior art as described above, by producing a power by converting the load of the person acting on the stepping of the step into electrical energy to secure a high clean, environmentally friendly energy source The main challenge is to provide a power generation apparatus using one stairway to achieve a field of alternative energy.
본 발명은 상기한 해결 과제를 달성하기 위한 수단으로, 수평디딤판과 수직판 및 계단참의 조합으로 이루어진 계단 설비에서, 상기 수평디딤판을 길이방향으로 다수 절단하여 형성된 유동판과; 상기 유동판의 길이 중앙을 상기 수평디딤판의 양측면에 축고정시키는 회전축과; 상기 유동판의 일단이 안착되도록 상기 수직판의 하단에 돌출된 스토퍼와; 상기 유동판의 타단 저면에 고정된 가압돌기와; 상기 가압돌기가 삽입되는 실린더와; 상기 실린더의 내부 바닥면에 설치된 압전소자와; 상기 가압돌기의 외주면에 끼워진 스프링과; 상기 압전소자로부터 인출된 리드선이 연결된 집전기로 이루어진 것을 특징으로 하는 계단을 이용한 전력생산장치를 제공한다.The present invention is a means for achieving the above object, in the staircase equipment consisting of a combination of a horizontal stepping board, a vertical plate and a landing, a flow plate formed by cutting a plurality of the horizontal stepping plate in the longitudinal direction; A rotation shaft which fixes the center of the length of the flow plate to both sides of the horizontal stepping plate; A stopper protruding from the lower end of the vertical plate so that one end of the flow plate is seated; A pressing protrusion fixed to the bottom of the other end of the flow plate; A cylinder into which the pressing protrusion is inserted; A piezoelectric element installed on an inner bottom surface of the cylinder; A spring fitted to an outer circumferential surface of the pressing protrusion; Provided is a power generation apparatus using a staircase, characterized in that the current collector is connected to the lead wire drawn out from the piezoelectric element.
이때, 상기 실린더는 상기 수직판과 평행하면서 상기 수평디딤판의 하부에 매립설치된 것에도 그 특징이 있다.In this case, the cylinder is also characterized in that it is installed in the lower portion of the horizontal stepping plate parallel to the vertical plate.
또한, 본 발명은 상기한 해결 과제를 달성하기 위한 수단으로, 수평디딤판과 수직판 및 계단참의 조합으로 이루어진 계단 설비에서, 상기 수평디딤판을 길이방향으로 다수 절단하여 형성된 유동판과; 상기 유동판의 길이 중앙을 상기 수평디딤판의 양측면에 축고정시키는 회전축과; 상기 유동판의 양단 저면에 각각 고정된 한쌍의 가압돌기와; 상기 가압돌기가 삽입되는 한쌍의 실린더와; 상기 각 실린더의 내부 바닥면에 설치된 압전소자와; 상기 각 가압돌기의 외주면에 끼워진 스프링과; 상기 각 압전소자로부터 인출된 리드선이 연결된 집전기로 이루어진 것을 특징으로 하는 계단을 이용한 전력생산장치를 제공한다. In addition, the present invention as a means for achieving the above problems, in the staircase equipment consisting of a combination of a horizontal stepping board and a vertical plate and landing, a flow plate formed by cutting a plurality of the horizontal stepping plate in the longitudinal direction; A rotation shaft which fixes the center of the length of the flow plate to both sides of the horizontal stepping plate; A pair of pressing protrusions fixed to bottom surfaces of both ends of the flow plate; A pair of cylinders into which the pressing protrusion is inserted; Piezoelectric elements installed on an inner bottom surface of each cylinder; A spring fitted to an outer circumferential surface of each pressing protrusion; Provided is a power production apparatus using a staircase, characterized in that the current collector is connected to the lead wires drawn from each piezoelectric element.
본 발명에 따르면, 사람들이 수시로 이용하는 계단의 하중을 이용하여 환경오염없는 고청정 전기에너지를 생산할 수 있음으로써 대체에너지 자원으로 활용하는 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, it is possible to produce high-clean electrical energy without environmental pollution by using the load of the stairs that people often use, it is possible to obtain the effect of using as an alternative energy resource.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment according to the present invention.
도 1은 본 발명에 계단을 이용한 따른 전력생산장치의 예시적인 단면도이고, 도 2는 도 1의 평면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 다른 실시예를 보인 예시적인 단면도이다.1 is an exemplary cross-sectional view of a power production apparatus using a staircase according to the present invention, FIG. 2 is a plan view of FIG. 1, and FIG. 3 is an exemplary cross-sectional view showing another embodiment according to the present invention.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전력생산장치는 계단을 구성하는 수평디딤판(100)중 일부에 설치된다.1 and 2, the power production apparatus according to the present invention is installed in a part of the horizontal stepping plate 100 constituting the stairs.
즉, 통상 계단은 수평디딤판(100)과 수직판(200) 및 계단참(300)으로 이루어지며, 사람들은 상기 수평디딤판(110)을 딛고 다니면서 계단을 오르내리게 된다.That is, the normal stairs are made of a horizontal stepping plate 100, a vertical plate 200, and a landing 300, and people go up and down the stairs while walking on the horizontal stepping board 110.
이때, 수직판(200)은 수평디딤판(100)을 견고히 고정하며, 계단참(300)은 계단 길이의 중간부에 휴식을 취할 수 있도록 넓게 형성된 판이다.At this time, the vertical plate 200 is fixed to the horizontal stepping plate 100 firmly, the landing 300 is a plate formed wide to take a rest in the middle of the length of the stairs.
본 발명에서는 상기 수평디딤판(100)의 일부를 절개하여 도 1과 같이 유동판(120)으로 만들고, 이 유동판(120)의 하부에 전력생산을 위한 발전기구(400)를 설치함으로써 전력을 생산할 수 있도록 한 것이다.In the present invention, a portion of the horizontal tread plate 100 is cut to make a fluid plate 120 as shown in FIG. 1, and the electric power generation unit 400 for power generation is installed in the lower part of the fluid plate 120 to produce power. I would have to.
여기에서, 상기 유동판(120)은 도 2와 같이, 올라가고 내려오는 쪽 모두, 다시 말해 수평디딤판(100)을 그 길이방향으로 다수개 분할하여 구성됨이 바람직 한 바, 이는 유동판(120)의 갯수가 많을수록 더 많은 전기를 생산할 수 있기 때문이다.Here, the fluid plate 120, as shown in Figure 2, both the up and down side, that is, it is preferably configured by dividing a plurality of horizontal tread plate 100 in its longitudinal direction, which is of the fluid plate 120 The larger the number, the more electricity can be produced.
아울러, 상기 유동판(120)은 그 길이 중심이 도 1에 도시된 바와 같은 형태로 회전축(122)에 의해 절개되지 않은 수평디딤판(100)의 양측면에 축고정되어 회전가능하게 구성된다.In addition, the flow plate 120 is axially fixed to both sides of the horizontal tread plate 100 is not cut by the rotating shaft 122 in the form as shown in Figure 1 is configured to be rotatable.
그런데, 상기 유동판(120)은 큰 반경을 가지고 회전되는 것이 아니고 아주 미세한 범위내에서 유동되는 형태로 회전가능하면 족하다.By the way, the flow plate 120 is not rotated with a large radius, it is sufficient to be rotatable in the form of flow in a very fine range.
또한, 상기 유동판(120)의 회전을 제한하기 위해 수직판(200)의 하단에는 스토퍼(210)가 돌출되고, 상기 유동판(120)의 일단은 상기 스토퍼(210)에 얹혀지는 형태로 배치된다.In addition, the stopper 210 protrudes from the lower end of the vertical plate 200 to limit the rotation of the flow plate 120, and one end of the flow plate 120 is disposed in the form of being placed on the stopper 210. do.
한편, 상기 발전기구(400)는 도 1의 경우 예시를 위해 측단면으로 한 개만 도시하였으나 상기 유동판(120)의 저면에 일정간격을 두고 다수개 설치될 수 있다.On the other hand, the generator 400 is shown in Figure 1 only one side cross-sectional for the purpose of illustration may be installed in a plurality at a predetermined interval on the bottom surface of the flow plate (120).
그리고, 각 발전기구(400)로부터 인출된 리드선(410)은 축전기와 같은 집전기(500)로 연결되어 생산된 전기를 모을 수 있도록 구성된다.In addition, the lead wires 410 drawn from each of the generator holes 400 are configured to collect electricity produced by being connected to a current collector 500 such as a capacitor.
이때, 상기 발전기구(400)는 도 1의 확대 단면도에서와 같이, 유동판(120)의 일단 저면에는 가압로드(630)가 일체로 고정되고, 상기 가압로드(630)는 실린더(600)에 삽입된다.In this case, as shown in the enlarged cross-sectional view of FIG. 1, the generator port 400 has a pressure rod 630 integrally fixed to one end of the flow plate 120, and the pressure rod 630 is fixed to the cylinder 600. Is inserted.
상기 실린더(600)는 수직판(200)과 평행하도록 수평디딤판(100)의 하부에 매립설치된다.The cylinder 600 is buried in the lower portion of the horizontal stepping plate 100 to be parallel to the vertical plate 200.
아울러, 상기 실린더(600)의 내부 바닥면에는 압전소자(610)가 설치되고, 상기 압전소자(610)로부터 인출된 리드선(410)은 앞서 설명하였듯이 집전기(500)로 연결된다.In addition, a piezoelectric element 610 is installed on the inner bottom surface of the cylinder 600, and the lead wire 410 drawn from the piezoelectric element 610 is connected to the current collector 500 as described above.
그리고, 상기 가압로드(630)에 탄성복귀력을 제공하기 위해 상기 실린더(600) 내부에 삽입되는 가압로드(630)의 외주면에는 스프링(620)이 끼워진다.In addition, a spring 620 is fitted to an outer circumferential surface of the pressure rod 630 inserted into the cylinder 600 to provide an elastic return force to the pressure rod 630.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 사람들이 계단을 오르 내리면서 유동판(120)을 밟게 되면 사람들의 체중이 유동판(120)의 선단에 가해지고, 이로 인해 유동판(120)의 선단 저면에 일체로 고정된 가압로드(630)가 하강하게 된다.According to the present invention having such a configuration, when people step on the flow plate 120 while climbing up and down the stairs, the weight of the people is applied to the front end of the fluid plate 120, and thus, the bottom surface of the flow plate 120 is integrally formed. The fixed pressure rod 630 is lowered.
이는 상기 유동판(120)이 회전축(122)을 중심으로 유동(회전)가능하게 설치되어 있기 때문에 가능하다.This is possible because the flow plate 120 is installed to be able to flow (rotate) about the rotation shaft 122.
따라서, 가압로드(630)는 스프링(620)을 압축하면서 하강하여 압전소자(610)를 압박하게 되고, 이때의 가압력에 의해 압전소자(610)에서는 전기가 생기게 되며 이는 리드선(410)을 타고 집전기(500)로 집전되게 된다.Therefore, the pressure rod 630 is lowered while compressing the spring 620 to press the piezoelectric element 610, the electricity is generated in the piezoelectric element 610 by the pressing force at this time to take the lead wire 410 home The current is collected by electricity 500.
이후, 유동판(120)에 실렸던 하중이 사라지게 되면 상기 가압로드(630)는 스프링(620)의 탄성복귀력에 의해 원래 위치로 복귀되게 된다.Then, when the load carried on the flow plate 120 disappears, the pressure rod 630 is returned to its original position by the elastic return force of the spring 620.
이와 같은 과정이 다수개의 발전기구(400)에서 동시 다발적으로 무수히 많이 일어나게 되면 많은 전력을 생산할 수 있게 된다.When this process occurs innumerably a lot of simultaneous in the plurality of power generation mechanism (400) it is possible to produce a lot of power.
다른 한편, 본 발명은 도 3과 같은 형태로도 변형될 수 있으며, 이를 통해 더욱 더 많은 양의 전기를 단시간에 축전시킬 수도 있을 것이다.On the other hand, the present invention can also be modified in the form as shown in Figure 3, through which a larger amount of electricity may be stored in a short time.
예컨대, 앞서 설명한 실시예에서는 유동판(120)의 일단에만 발전기구(400)를 설치하였으나, 본 실시예에서는 유동판(120)의 양단에 각각 설치되므로 그 효율이 더욱 증대될 것이다.For example, in the above-described embodiment, the generator port 400 is installed only at one end of the flow plate 120, but in this embodiment, the efficiency will be further increased because they are installed at both ends of the flow plate 120, respectively.
이 경우는 대부분 앞서 설명한 실시예와 동일한 구조를 취하나 스토퍼(210)가 없다는 점에서 차이를 가질 뿐이다.In this case, most of them take the same structure as the above-described embodiment, but only have a difference in that there is no stopper 210.
도 1은 본 발명에 계단을 이용한 따른 전력생산장치의 예시적인 단면도,1 is an exemplary cross-sectional view of a power production apparatus using the stairs in the present invention,
도 2는 도 1의 평면도,2 is a plan view of FIG.
도 3은 본 발명에 따른 다른 실시예를 보인 예시적인 단면도.3 is an exemplary cross-sectional view showing another embodiment according to the present invention.
♧ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♧♧ description of the symbols for the main parts of the drawing ♧
100....수평디딤판 120....유동판100 .... Horizontal treads 120 .... Fluid plates
122....회전축 200....수직판122..Rotating shaft 200 ... Vertical plate
210....스토퍼 400....발전기구210 ... stopper 400 ...
410....리드선 500....집전기410 .... Lead wire 500 .... Current collector
600....실린더 610....압전소자600..cylinder 610 .... piezoelectric element
620....스프링 630....가압로드620 .... Spring 630 .... Pressure rod
Claims (3)
- 수평디딤판과 수직판 및 계단참의 조합으로 이루어진 계단 설비에서,In stair installations consisting of a combination of horizontal tread plates, vertical plates and landings,상기 수평디딤판을 길이방향으로 다수 절단하여 형성된 유동판과;A fluid plate formed by cutting a plurality of horizontal stepboards in a longitudinal direction;상기 유동판의 길이 중앙을 상기 수평디딤판의 양측면에 축고정시키는 회전축과;A rotation shaft which fixes the center of the length of the flow plate to both sides of the horizontal stepping plate;상기 유동판의 일단이 안착되도록 상기 수직판의 하단에 돌출된 스토퍼와;A stopper protruding from the lower end of the vertical plate so that one end of the flow plate is seated;상기 유동판의 타단 저면에 고정된 가압돌기와;A pressing protrusion fixed to the bottom of the other end of the flow plate;상기 가압돌기가 삽입되는 실린더와;A cylinder into which the pressing protrusion is inserted;상기 실린더의 내부 바닥면에 설치된 압전소자와;A piezoelectric element installed on an inner bottom surface of the cylinder;상기 가압돌기의 외주면에 끼워진 스프링과;A spring fitted to an outer circumferential surface of the pressing protrusion;상기 압전소자로부터 인출된 리드선이 연결된 집전기로 이루어진 것을 특징으로 하는 계단을 이용한 전력생산장치.Power generation apparatus using a staircase, characterized in that made of a current collector connected to the lead wire drawn from the piezoelectric element.
- 청구항 1에 있어서;The method according to claim 1;상기 실린더는 상기 수직판과 평행하면서 상기 수평디딤판의 하부에 매립설치된 것을 특징으로 하는 계단을 이용한 전력생산장치.The cylinder is a power production apparatus using a step, characterized in that installed in the lower portion of the horizontal stepping plate parallel to the vertical plate.
- 수평디딤판과 수직판 및 계단참의 조합으로 이루어진 계단 설비에서,In stair installations consisting of a combination of horizontal tread plates, vertical plates and landings,상기 수평디딤판을 길이방향으로 다수 절단하여 형성된 유동판과;A fluid plate formed by cutting a plurality of horizontal stepboards in a longitudinal direction;상기 유동판의 길이 중앙을 상기 수평디딤판의 양측면에 축고정시키는 회전축과;A rotation shaft which fixes the center of the length of the flow plate to both sides of the horizontal stepping plate;상기 유동판의 양단 저면에 각각 고정된 한쌍의 가압돌기와;A pair of pressing protrusions fixed to bottom surfaces of both ends of the flow plate;상기 가압돌기가 삽입되는 한쌍의 실린더와;A pair of cylinders into which the pressing protrusion is inserted;상기 각 실린더의 내부 바닥면에 설치된 압전소자와;Piezoelectric elements installed on an inner bottom surface of each cylinder;상기 각 가압돌기의 외주면에 끼워진 스프링과;A spring fitted to an outer circumferential surface of each pressing protrusion;상기 각 압전소자로부터 인출된 리드선이 연결된 집전기로 이루어진 것을 특징으로 하는 계단을 이용한 전력생산장치.Power generation apparatus using a staircase, characterized in that the current collector is connected to the lead wires drawn from each piezoelectric element.
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